海浪与飞沫对台风强度与结构影响的数值模拟研究

本文是一篇发表在2010年南京大学学报(自然科学)上的研究论文，标题为《海浪状况及飞沫作用对台风强度和结构影响的数值模拟》。作者们利用了先进的WRF-WW3大气-海浪耦合模型，该模型采用共享内存进程间通信方式来实现大气和海洋的交互作用。研究对象是0601号台风“碧利斯”，他们考虑了Fairall和Andreas两种不同的海洋飞沫通量参数化方案，这两种方案对于模拟台风动力学过程具有关键影响。 研究发现，海浪对台风路径的模拟影响相对较小，主要是因为海浪使得海表粗糙度更加接近实际情况，这有助于提高对台风强度预测的准确性。然而，不同的飞沫参数化方案对台风强度的模拟产生了显著差异。Fairall方案导致台风模拟强度增加，而Andreas方案则使其减弱，这表明飞沫参数化对台风强度的模拟效果存在显著的敏感性。 在台风的动力结构方面，考虑海浪状况使得高速区的气旋中心更为集中，风速在台风中心的差异明显增大，而飞沫作用则通过改变台风的温度和湿度场间接影响其动力结构。在热力结构方面，海浪有利于增强海表热量的传递，使得热通量与10米高度风速的分布和强度有更好的对应关系。在加入Fairall和Andreas飞沫参数化方案后，它们对海表热通量的传递起到了增强或削弱的作用，潜热通量成为影响台风强度变化的主要因素之一。 值得注意的是，海浪状况和飞沫作用不仅影响台风的直接动力学和热力学特征，还通过改变海表粗糙度和热通量对台风的高层结构产生深远影响。这项研究揭示了海浪和飞沫在台风形成和发展过程中的复杂作用机制，为更精确的台风预测提供了科学依据。