用調整邊界層湍流系數的QNSE方案模擬夏秋季沿海大風的應用研究

陳有利， 徐慧燕， 盧美， 朱業， 劉瑞*

(1. 寧波市氣象臺， 浙江 寧波 315012； 2. 浙江大學 地球科學學院， 浙江 杭州 310027；3. 浙江省海洋監測預報中心， 浙江 杭州 310007)

0 引 言

在一定氣象條件下，近地面溫度的改變也會引起底層風場的變化. 因此，利用調整后的QNSE方案對沿海風場的模擬結果進行檢驗以評估模擬效果. 本文首先利用2015年對浙江、福建沿海造成嚴重災害的1513號臺風Soudelor和一例梅雨過程模擬沿海中尺度風速的特征和變化，在此基礎上，試驗參數調整后的方案(MQNSE)對浙江沿海風場的模擬能力.

1 MQNSE方案簡介

根據 Mellor-Yamada Level 2.5 階模式[3]中的公式，徐慧燕等[17]給出了MQNSE方案中湍流長度尺度系數A1,B1,A2,B2,C1的表達式，其中，A1,B1,A2,B2,C1為Prandtl數函數.

NOH等[8]得到的Prandtl數公式為

Pr=1+(Pr0-1)exp[-3(z-εh)2/h2]，

(1)

其中，Pr0=φh/φm+b0εk,ε，h，b0都為小于1的經驗系數，在大氣層結不穩定時，φh和φm是不同的，只有在穩定層結下才有φh=φm，h為邊界層高度，z為距離地面的高度.

由式(1)可求得湍流長度尺度系數. 將該關系式植入QNSE方案相應的模塊中，便可得到調整湍流長度尺度系數后的方案MQNSE.

下面運用該參數調整后的方案(MQNSE)研究海上大風的模擬效果.

2 模擬試驗設置

為分析臺風登陸前后沿海海面中尺度大風和對流云的發展過程，本次臺風個例與梅雨過程均利用WRF中尺度數值預報模式，其中臺風個例模擬使用WRFV3.5，而梅雨過程模擬采用WRFV3.1. 背景場資料采用NECP提供的時間間隔為6 h的1°×1°的FNL再分析資料. 臺風蘇迪羅(Soudelor)模擬使用雙向反饋的四重嵌套網格(見圖1(a))，四重嵌套網格的格距分別為27，9，3，1 km，格點數分別為191×201，274×238，304×313，460×469，垂直方向分為35層，第1重的積……