两类初始化方案对台风“利奇马”(2019)快速增强过程的模拟研究

2020/09/20 00:00
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Shi, D. L., G. H. Chen, K. Wang, X. X. Bi, and K. X. Chen, 2020: Evaluation of two initialization schemes for simulating the rapid intensification of Typhoon Lekima (2019). Adv. Atmos. Sci., 37(9), https://doi.org/10.1007/s00376-020-2038-7.

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两类初始化方案对台风“利奇马”(2019)快速增强过程的模拟研究

摘    要


基于台风“利奇马”(2019)个例,本文对热带气旋(TC)数值预报的两类初始化方案进行了评估。第一种方案为动力初始化方案(DIS),该方案利用6 小时的模式循环积分来改善初始TC的强度与结构;第二种方案为虚假涡旋方案(BOG),即利用人造兰金涡旋替换初始TC涡旋。结果表明,虽然两种方案都能提高“利奇马”快速增强(RI)过程的模拟效果,但DIS试验的RI启动时间和增强速率相较BOG试验误差更小。进一步分析表明,造成模拟差异的主要原因是DIS和BOG方案所构造的初始涡旋结构不同。DIS的初始涡旋具有更强的次级环流,促进了TC内区主环流的增强和最大风速半径的收缩;较强的主环流进一步帮助了TC在垂直风切变下的进动过程,促进了涡旋柱倾斜的减小和内区对流的对称化,从而使RI较早启动。随后,DIS试验中垂直风切变的减弱和TC最大风速半径内侧活跃的对流进一步使TC持续快速增强,而BOG试验中垂直风切变偏强且对流分布离TC中心更远,导致TC增强偏慢。本研究表明DI方案能够有效提高对TC快速增强有关键作用的内部动力过程的模拟。


关键词:数值模拟,初始化方案,热带气旋强度

亮点

输入

基于台风“利奇马”(2019)个例研究了两类初始化方案对热带气旋模拟的影响。发现相比BOG,DIS模拟的“利奇马”的RI启动时间和增强速率与观测更为接近。证明了DI方案能够建立更加真实的初始涡旋结构,有利于对TC快速增强有关键作用的内部动力过程的模拟。

图1. 模拟与观测的(a)TC路径,(b)10 m最大风速和(c)最低海平面气压的对比图。(b,c)中不同颜色的竖线代表相应资料中的RI启动时间。

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