海气相互作用对台风Soulik(1307)强度和结构影响的数值模拟研究

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海气相互作用是影响台风强度和结构的主要物理过程之一。本研究采用高分辨率的WRF-POM海气耦合模式以及真实的海洋和大气条件,成功地模拟了1307号台风Soulik与海洋相互作用的整个过程,从不同角度分析了台风条件下海气相互作用机制。台风引起的冷尾流能够削减大量的海气热通量,是其强度减弱的主要原因。模式底层温度(LMLT)调整可以减弱冷尾流的负反馈效应,削减程度达到40%左右。冷尾流对LMLT的影响主要通过削减感热通量和抑制降水蒸发来影响进行,导致台风眼墙内的底层大气降温效果最强。另一方面,冷尾流还促使稳定边界层的形成,通过抑制台风眼墙外的对流活动,增强了低层径向入流,但对台风强度的影响有限。数值试验表明海洋热容量OHC与台风强度变化率有较的对应关系,高OHC有利于台风加强率的提高。通过分析发现,耦合试验中台风路径右侧的海洋上层流场被显著加强,进而加强了台风最大风速半径附近的海水流速垂直切变,强海流垂直切变引起深层海水涌升并与上层海水混合,导致海表温度降低。同时,由于海洋冷涡的混合层浅薄,台风引起的海水涌升作用对SST降温更加明显。海洋冷涡对海表水汽生成有明显抑制,减弱了中层大气中水汽凝结对台风暖心的加热作用,不利于台风的加强。动力粗糙度和热焓粗糙度对台风强度和结构有不同程度的影响。动力粗糙度通过消耗低层大气动能抑制风速的增长,低层风速相对减弱同时削弱了冷尾流的负反馈作用和低层水汽的辐合上升。总体上,台风强度与动力粗糙度表现为负相关,当高风速阶段粗糙度随风速增长而减小时模拟的台风最强。此外动力粗糙度还对台风风压关系有较大影响,当高风速阶段粗糙度不随风速变化时模拟的风压关系与观测最为接近。热焓粗糙度主要影响海气热通量交换,当热焓粗糙度取大值常数时最有利于台风加强,同时,海洋对台风的响应又削弱了台风的加强。
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