WRF與CFD嵌套的局地臺風(fēng)風(fēng)場數(shù)值模擬研究.pdf

1、在我國每年都會遭受數(shù)十個臺風(fēng)的襲擊，由臺風(fēng)引起的暴雨、強風(fēng)以及海浪潮等對我國東南沿海地區(qū)（特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)）造成嚴(yán)重威脅。為了提高預(yù)防臺風(fēng)災(zāi)害能力，減小臺風(fēng)造成的損失，需要獲取近地面臺風(fēng)風(fēng)場信息，為臺風(fēng)風(fēng)險分析以及臺風(fēng)作用下建構(gòu)筑物抗風(fēng)設(shè)計等提供條件。由于臺風(fēng)路徑的不確定性和測試儀器的限制，實測獲得臺風(fēng)風(fēng)場往往是不現(xiàn)實的。最新一代中尺度天氣預(yù)報和數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)Weather Research and Forecast（WRF）代表了當(dāng)前

2、中尺度模式領(lǐng)域最新的科研成果，它包括了目前最全面的大氣物理過程和更為優(yōu)化的動力框架，這使得 WRF的應(yīng)用前景將會更加廣闊。
　　本文采用WRF模式對歷史上登陸我國東南沿海地區(qū)的三個臺風(fēng)案例做了數(shù)值模擬，并利用WRF模擬獲得的數(shù)據(jù)為計算流體力學(xué)（CFD）模型提供初始條件，以實現(xiàn)兩個不同尺度模式之間的嵌套運算，完成臺風(fēng)風(fēng)場精細(xì)化降尺度模擬，獲得考慮局部地形影響的臺風(fēng)風(fēng)場。
　　本文介紹了中尺度 WRF模式及其臺風(fēng)模擬的數(shù)值計算方

3、案；針對局地地形臺風(fēng)風(fēng)場模擬，結(jié)合CFD模型，提出了WRF和CFD嵌套的數(shù)值計算方案。采用WRF模式中的三種邊界層方案，即YSU方案、Mellor-Yamada-Janjic（MYJ）方案和MRF方案，和三種積云對流參數(shù)化方案，即Kain-Fritsch（KF）方案、Betts-Miller-Janjic（BMJ）方案和Grell-Devenyi（GD）方案的9種不同組合，對歷史上三個臺風(fēng)案例：0812號臺風(fēng)“鸚鵡”、0814號臺風(fēng)“黑

4、格比”和1003號臺風(fēng)“燦都”進(jìn)行數(shù)值模擬，分析各種方案下WRF對臺風(fēng)路徑、強度、臺風(fēng)近中心處最大風(fēng)速、風(fēng)向等的模擬效果。并建立了深圳市塘朗山地區(qū)的CFD模型，提取 WRF模式對1003號臺風(fēng)“燦都”的高精度數(shù)值模擬結(jié)果，作為CFD模型的初始風(fēng)場條件，實現(xiàn) WRF模式與CFD方法之間的數(shù)據(jù)傳遞，完成嵌套運算。對其模擬結(jié)果的分析表明，僅使用WRF模式不能精確模擬近地面臺風(fēng)風(fēng)場特征，而將 WRF模式與 CFD嵌套運算，可以很好地模擬近地面臺