高分辨率海溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)1810號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”WRF數(shù)值模擬的影響

陶靜雯，萬莉穎，陳莉

（國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081）

1 引言

海表溫度（Sea Surface Temperature，SST）簡稱海溫，是氣象研究最常用的數(shù)據(jù)之一。海溫對(duì)天氣和氣候的影響不可小覷，它直接影響表面風(fēng)大小。研究表明海溫與風(fēng)速存在正相關(guān)關(guān)系[1]，此外，海溫還會(huì)影響季風(fēng)和降水。金祖輝等[2]通過奇異值分解（Singular Value Decomposition，SVD）分析指出，熱帶西太平洋暖池區(qū)的海溫異常是引起東亞夏季風(fēng)年際變化的重要原因。孫淑清等[3]采用全球大氣環(huán)流模式，通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)證明，厄爾尼諾過程對(duì)應(yīng)的海溫異常對(duì)我國長江流域強(qiáng)降水有極大影響。Bongirwar 等[4]通過天氣研究和預(yù)報(bào)模式（Weather和Research and Forecasting model，WRF）試驗(yàn)研究了海溫對(duì)北印度洋上空形成的熱帶氣旋路徑和強(qiáng)度的影響。他們選取熱帶降水觀測(cè)計(jì)劃（Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM）衛(wèi)星和美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）的海溫?cái)?shù)據(jù)分別進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的提升源于添加的海溫場對(duì)表面潛熱通量和感熱通量預(yù)測(cè)的改進(jìn)。我國處于東亞季風(fēng)區(qū)，夏季常受暴雨襲擊，歷史上最嚴(yán)重的幾次暴雨事件，如1994年浙江特大風(fēng)暴潮災(zāi)害、1998年特大洪水及2006年南方水災(zāi)導(dǎo)致的重大人員傷亡，都是由臺(tái)風(fēng)直接或間接引起的。2018 年統(tǒng)計(jì)資料表明，臺(tái)風(fēng)致災(zāi)緊急轉(zhuǎn)移人口共計(jì)618.18萬，我國直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)673.86 億元[5]。因此，研究數(shù)值模擬試驗(yàn)中海溫對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響，對(duì)于提高臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、減少其對(duì)我國造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡大有裨益。

Emanuel[6]提出的臺(tái)風(fēng)風(fēng)生海表交換理論（Wind-Induced Surface Heat Exchange，WISHE）指出，穩(wěn)態(tài)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度取決于海洋與大氣間的熵值和邊界層頂與流出層之間的溫度差，而海表差熵又由水汽和熱力效應(yīng)決定，因此，研究熱量和動(dòng)量條件對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑的影響至關(guān)重要。Kasahara[7]通過計(jì)算得出，凝結(jié)潛熱對(duì)臺(tái)風(fēng)暖心的發(fā)展有關(guān)鍵性影響。Chan[8]認(rèn)為臺(tái)風(fēng)移動(dòng)趨勢(shì)與云層中釋放的潛熱和垂直風(fēng)切變耦合產(chǎn)生的加熱有關(guān)。除了潛熱通量，位渦作為表征熱量和動(dòng)量的保守物理量，也是臺(tái)風(fēng)造成極端降水事件的重要參考因素，它不僅可以表明臺(tái)風(fēng)的發(fā)展情況[9]，還可以指示降水落區(qū)[10]。Molinari等[11]在對(duì)1985年臺(tái)風(fēng)“Danny”的研究中，發(fā)現(xiàn)正位渦異常會(huì)增強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度。Wu 等[12--15]的系列研究論證了位渦對(duì)臺(tái)風(fēng)的運(yùn)動(dòng)軌跡有指示性的參考價(jià)值，其團(tuán)隊(duì)通過位渦診斷分析確定臺(tái)風(fēng)周邊各系統(tǒng)明確的位渦特征，從而判斷是何種系統(tǒng)影響了臺(tái)風(fēng)路徑。2018 年10 號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”是1949 年以來第三個(gè)直接登陸上海的臺(tái)風(fēng)（前兩個(gè)分別出現(xiàn)在1977年和1989年），同時(shí)也是歷史上在天津市、河北省及內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)唯一一個(gè)達(dá)到熱帶風(fēng)暴級(jí)強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng)。基于前人研究，本文對(duì)臺(tái)風(fēng)“安比”展開數(shù)值模擬，重點(diǎn)對(duì)比以上各物理量在不同試驗(yàn)結(jié)果中的異同，旨在判明其對(duì)海溫的響應(yīng)。

近幾十年來，科技進(jìn)步和觀測(cè)設(shè)備及手段越來越多樣化，用于研究的海溫?cái)?shù)據(jù)也日益豐富。美國、日本和加拿大等國家基于不同的觀測(cè)試驗(yàn)對(duì)應(yīng)提供不同的高精度全球海溫?cái)?shù)據(jù)集：例如最優(yōu)插值海表面溫度（Optimum Interpolation Sea Surface Temperature，OISST）、日本沿海海洋預(yù)報(bào)試驗(yàn)高分辨率區(qū)域耦合海浪模式提供的海溫?cái)?shù)據(jù)（Japan Coastal Ocean Predictability Experiment using ultrahigh-resolution regional model coupled with a Tidal model，JCOPE-T）和NCEP 提供的實(shí)時(shí)全球海溫?cái)?shù)據(jù)（Real - Time，Global, Sea Surface Temperature，RTG-SST）等。中國國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Marine Environmental Forcasting Center，NMEFC）在2018 年通過改進(jìn)的海洋混合層模式計(jì)算了一套逐小時(shí)的全球高分辨率海表溫度數(shù)據(jù)（Mixed-Layer model Sea Surface Temperature，MLSST）[16]，水平分辨率達(dá)到0.3°×0.3°，在時(shí)間分辨率上有很大的優(yōu)勢(shì)。本文通過WRF 數(shù)值模擬結(jié)合使用該數(shù)據(jù)集，旨在發(fā)現(xiàn)高時(shí)間精度的海溫對(duì)天氣變量的影響。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用NCEP提供的全球最終分析和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)（FiNaL operational global analysis and forecast data，F(xiàn)NL）作為背景場，該數(shù)據(jù)空間精度為0.25°×0.25°，時(shí)間精度為6 h，格式為GRIB2。FNL 數(shù)據(jù)是持續(xù)收集多渠道觀測(cè)數(shù)據(jù)的全球數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)（Global Data Assimilation System，GDAS）的產(chǎn)品之一，該數(shù)據(jù)包含了地面氣壓、海平面氣壓、地勢(shì)高度、溫度、海溫和相對(duì)濕度等物理量，為WRF模擬提供邊界條件。

試驗(yàn)采用的海溫資料分別是NCEP提供的高空間分辨率全球?qū)崟r(shí)海溫?cái)?shù)據(jù)（Real-Time,Global,Sea Surface Temperature with High Resolution，RTG_SST_ HR）和NMEFC 制作的MLSST，NCEP原始數(shù)據(jù)來自美國國家海洋和大氣管理局天氣衛(wèi)星（National Oceanic and Atmospheric Administration weather satellites，NOAA-19）和歐洲航天局發(fā)射的氣象極軌衛(wèi)星（Polar-orbiting Meteorological Satellites，METOP-A-AVHRR），通過對(duì)衛(wèi)星反演數(shù)據(jù)進(jìn)行二維變分插值分析、24 h 船舶和浮標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)告更新數(shù)據(jù)質(zhì)量控制文件糾正偏差，從而得到空間分辨率為1/12°、時(shí)間分辨率為24 h 的GRIB1 格式數(shù)據(jù)。針對(duì)本文模擬區(qū)域，官方給出西北太平洋地區(qū)格點(diǎn)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)觀測(cè)平均偏差為0.113 7，均方根誤差為0.924 5，整體數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

NMEFC 利用改進(jìn)的海洋混合層模式制作了一套時(shí)間分辨率為1 h、空間分辨率為0.3°的數(shù)據(jù)，混合層模式來自Ling 等[17]開發(fā)的上層海洋混合層模型，輸入數(shù)據(jù)涵蓋了NCEP 兩種版本的耦合預(yù)測(cè)系統(tǒng)再分析數(shù)據(jù)中的熱通量和表面風(fēng)應(yīng)力，該數(shù)據(jù)被用作驅(qū)動(dòng)混合層模型的大氣強(qiáng)迫。MLSST 使用NOAA 提供的OISST 用作松弛法的觀測(cè)值來避免長期的氣候漂移，經(jīng)熱帶大氣海洋觀測(cè)計(jì)劃（Tropical Atmosphere Ocean array，TAO）和美國國家數(shù)據(jù)浮標(biāo)中心（National Data Buoy Center，NDBC）的浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表明，該數(shù)據(jù)平均偏差在-0.26～0.4，總體偏差位于-0.1～0.1，均方根誤差在0.16～0.69，其在日變化和氣候尺度上均表現(xiàn)良好[16]。

臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑觀測(cè)實(shí)況數(shù)據(jù)來自中國氣象局（China Meteorological Administration，CMA）熱帶氣旋資料中心提供的CMA 最佳路徑數(shù)據(jù)集[18-19]，該數(shù)據(jù)集較聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心（Joint Typhoon Warning Center，JTWC）的路徑數(shù)據(jù)時(shí)間精度更高，較NOAA 的最佳路徑數(shù)據(jù)各項(xiàng)記錄更完備，故采用該數(shù)據(jù)集與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比參考。

2.2 模式簡介

WRF 模式是為大氣研究和業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新一代高分辨率中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和同化系統(tǒng)。該模式是20 世紀(jì)后期由美國國家大氣研究中 心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）和NOAA 等研究機(jī)構(gòu)共同開發(fā)。WRF 提供兩種動(dòng)力學(xué)求解方法來計(jì)算大氣控制方程，分別為WRF 預(yù)報(bào)研究（Advanced Research WRF，ARW）和WRF 非靜力中尺度模式（Non-hydrostatic Mesoscale Model，NMM）。本文使用的是WRF-ARW4.0模式[20]。

2.3 模式設(shè)置

本次試驗(yàn)采用雙層嵌套模擬，模式積分區(qū)域中心為（30°N，135°E），模擬區(qū)域網(wǎng)格為193×286（d01），286×256（d02），水平分辨率分別為45 km 和15 km，垂直方向?yàn)榉堑染?4 層σ 層，積分步長為180 s。試驗(yàn)時(shí)間段為2018年7月19日00時(shí)—23日00 時(shí)（世界時(shí)，下同），結(jié)果分析剔除數(shù)值模擬前12 h的Spin-Up時(shí)段。

本試驗(yàn)采取一個(gè)控制試驗(yàn)組和兩個(gè)海溫試驗(yàn)組的模擬方式，控制試驗(yàn)組僅使用NCEP 的FNL 數(shù)據(jù)提供數(shù)值模擬的初始場，兩個(gè)海溫試驗(yàn)組分別稱為S1 和S2。在前處理時(shí)除了FNL 數(shù)據(jù)以外，根據(jù)表1 的試驗(yàn)方案分別添加RTG_SST_HR 和MLSST以更新海溫?cái)?shù)據(jù)。由于兩組海溫?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間分辨率不同，所以在預(yù)處理時(shí)均通過插值設(shè)定為逐小時(shí)添加。

表1 試驗(yàn)方案Tab.1 Design of numerical experiment scheme

試驗(yàn)使用的參數(shù)化方案如下：微物理參數(shù)化方案采用單參數(shù)三類水成物方案（WRF Single-Moment 3-class Microphysics scheme，WSM3）[21]，邊界層參數(shù)化方案采用延世大學(xué)邊界層方案[22]，積云對(duì)流參數(shù)化方案采用淺對(duì)流Kain-Fritsch(new Eta）方案[23]，陸面參數(shù)化選用Noah 陸面過程方案，輻射方案中長波輻射選用快速輻射傳輸模式，短波輻射則采用NCAR第五代中尺度模式Dudhia方案。

3 模擬結(jié)果分析

臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度一直都是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。臺(tái)風(fēng)路徑和登陸地點(diǎn)的預(yù)報(bào)決定了采取應(yīng)急方案的地區(qū)，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)決定了應(yīng)急方案調(diào)度的人力和物力資源規(guī)模，因此模擬結(jié)果分析從路徑和強(qiáng)度兩個(gè)方面展開。

3.1 臺(tái)風(fēng)路徑

2018 年7 月19 日12 時(shí)—22 日03 時(shí)的試驗(yàn)組模擬結(jié)果與觀測(cè)實(shí)況臺(tái)風(fēng)路徑的對(duì)照表明（見圖1），3組試驗(yàn)與實(shí)際觀測(cè)場基本一致。值得注意的是，在模擬的后半段，各組臺(tái)風(fēng)路徑開始出現(xiàn)差異，添加海溫的兩試驗(yàn)組路徑較為接近，登陸地點(diǎn)也與實(shí)況更近，而控制試驗(yàn)組路徑與最后登陸位置較實(shí)況偏南，但整體與觀測(cè)較為一致，模擬結(jié)果良好。

圖1 1810號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”模擬及實(shí)況路徑圖Fig.1 Simulated and observed track of typhoon"Ampil"（1810）

由圖2a 的臺(tái)風(fēng)路徑偏差值可知，總體而言，3組模擬結(jié)果在7 月21 日09 時(shí)前偏差距離基本相當(dāng)，差值均在100 km 左右；該時(shí)刻后的路徑偏差顯示，除臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)刻（7 月21 日03 時(shí)）外，添加海溫的兩個(gè)試驗(yàn)組偏差值均比未添加海溫的CTRL 組更小。

3.2 臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度

圖2b 和圖2c 分別為S1、S2 與CTRL 在2018 年7 月19 日12 時(shí)—22 日03 時(shí)模擬時(shí)段內(nèi)，臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓值折線圖和模擬結(jié)果與實(shí)況觀測(cè)差值條形統(tǒng)計(jì)圖。結(jié)果表明，模擬前12～48 h（7月19日12時(shí)—21日00時(shí)）試驗(yàn)組與觀測(cè)值強(qiáng)度偏差基本穩(wěn)定在4 hPa 以內(nèi)；在臺(tái)風(fēng)加強(qiáng)的第48～75 h（2018 年7月21 日00 時(shí)—22 日03 時(shí)），CTRL 和S1、S2 偏差值出現(xiàn)了明顯的區(qū)別，CTRL與S1模擬強(qiáng)度偏高，S2模擬強(qiáng)度略低，除7月21日06時(shí)外，S1偏差值基本維持在4 hPa 以內(nèi)，S2 偏差值在該時(shí)段則控制在6 hPa 左右。

圖2d 為臺(tái)風(fēng)近中心最大風(fēng)速的實(shí)況及模擬結(jié)果折線圖，該圖所反映的模擬結(jié)果變化趨勢(shì)與圖2b類似，7月20日18時(shí)前3個(gè)試驗(yàn)組風(fēng)速值差別不大，但在臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)至最大值后，分別都與實(shí)況出現(xiàn)較大偏差，S2試驗(yàn)組在7月21日06時(shí)與實(shí)況最為相近，其后偏差逐漸增大。

圖2 1810號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”模擬結(jié)果與實(shí)況Fig.2 Simulated and observed results of typhoon"Ampil"（1810）

4 添加海溫試驗(yàn)組與控制試驗(yàn)組結(jié)果對(duì)比分析

各組試驗(yàn)中臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑的模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)前期，即7 月19 日12 時(shí)—21 日00時(shí)，各組差別不大；在臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)后期，即2018 年7 月21日00時(shí)—22日03時(shí)，海溫試驗(yàn)組S1、S2較CTRL組的模擬結(jié)果出現(xiàn)明顯差別，因此，集中對(duì)21 日的海溫及相關(guān)物理量展開對(duì)比分析。

4.1 海溫對(duì)比

由圖3 可以看出，在臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)的7 月21 日00時(shí)，試驗(yàn)組S2的海溫比CTRL低4 K左右，隨時(shí)間推移，差值增大，圖3c出現(xiàn)了低于-6 K的區(qū)域，該區(qū)域從東海北部不斷向南擴(kuò)張，覆蓋了臺(tái)風(fēng)行進(jìn)路徑右側(cè)整片東海北部海域。在21日00時(shí)試驗(yàn)組S2的海溫比S1 低0～2 K，隨著時(shí)間推移于7 月21 日12 時(shí)海溫溫差增至-4K，最終差值區(qū)整體穩(wěn)定于臺(tái)風(fēng)行進(jìn)路徑右側(cè)。

圖3 S2與CTRL、S1逐6小時(shí)海溫差值分布圖疊加S2臺(tái)風(fēng)路徑Fig.3 6-hourly SST difference between S2 and CTRL and S1,respectively,overlaid with typhoon track simulated by S2

圖3（續(xù)）Fig.3 （Continued）

4.2 位勢(shì)渦度場與24 h累計(jì)降水場分析

圖4 2018年7月21日09時(shí)試驗(yàn)組疊加位溫等值線的位勢(shì)渦度緯向剖面圖Fig.4 Latitudinal profile of geopotential vorticity overlayed with geopotential temperature contours on 21st of July,2018,9:00

式中，ζ是垂直渦度；f是地轉(zhuǎn)科氏參數(shù)。

CTRL 和S1 在臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)的初始時(shí)刻21 日09時(shí)，位渦大于5PVU的區(qū)域高于9 km，位渦大值區(qū)從對(duì)流層一直貫穿至平流層，反映了有利于臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)的熱力和動(dòng)力條件。S2 試驗(yàn)組位渦整體強(qiáng)度偏弱，大于5PVU的區(qū)域僅存在于3～6 km，基本穩(wěn)定在對(duì)流層以下。總體而言，位渦強(qiáng)度與3 組試驗(yàn)?zāi)M的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度一致。剖面圖的位溫等值線分布也表明，在臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)的09 時(shí)，出現(xiàn)了明顯的高層暖心結(jié)構(gòu)。根據(jù)WISHE理論，高層暖心結(jié)構(gòu)有利于徑向梯度力增加從而形成正反饋機(jī)制提升臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，進(jìn)一步增強(qiáng)降水過程。結(jié)合24 h 累計(jì)降水分布圖來看（見圖5），在7 月21 日臺(tái)風(fēng)登陸前的24 h 內(nèi)，臺(tái)風(fēng)雨帶給華東沿海帶來了強(qiáng)降水。添加海溫的兩個(gè)試驗(yàn)組在浙江省出現(xiàn)了大暴雨中心，而CTRL 在陸上的降水偏弱，但在海面出現(xiàn)了較試驗(yàn)組更強(qiáng)的大范圍大暴雨中心。結(jié)合3 組位渦剖面圖和降水圖來看，各組的強(qiáng)降水落區(qū)與位渦落區(qū)對(duì)應(yīng)良好。

圖5 2018年7月21日試驗(yàn)組24 h累計(jì)降水分布圖Fig.5 24-hour accumulated precipitation distribution on 21st of July,2018

4.3 能量場分析

4.3.1 熱通量場

圖6 是臺(tái)風(fēng)開始增強(qiáng)的第54～63 h，每隔3 h 作出的S1 與CTRL 潛熱差值。圖中疊加了該時(shí)段對(duì)應(yīng)的CTRL 模擬臺(tái)風(fēng)路徑，該圖在于對(duì)比兩組試驗(yàn)中臺(tái)風(fēng)經(jīng)過路徑上潛熱分布的情況。研究表明，潛熱是臺(tái)風(fēng)動(dòng)能的主要來源之一[24]，因此潛熱分布可以反映和預(yù)判臺(tái)風(fēng)的發(fā)展。該圖顯示，在臺(tái)風(fēng)行進(jìn)過程中，CTRL 路徑上經(jīng)過的海域基本呈負(fù)值，較為明顯的是09 時(shí)之后各個(gè)時(shí)刻臺(tái)風(fēng)中心附近有一個(gè)小范圍正值區(qū)域。首先，從能量的角度分析，潛熱場差值為負(fù)代表試驗(yàn)組S1 較CTRL 的潛熱更低，這是由于S1 的上升運(yùn)動(dòng)較弱，凝結(jié)釋放潛熱較CTRL更低造成的；其次，因?yàn)榕_(tái)風(fēng)中心眼區(qū)氣流下沉，基本沒有凝結(jié)降水和降溫，因此正值區(qū)域?qū)?yīng)臺(tái)風(fēng)暖心，差值直接反映了海表溫度的差異，即S1 海溫高于S2，該結(jié)論與圖3一致，進(jìn)一步論證了海溫與臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)階段強(qiáng)度的正相關(guān)關(guān)系。

4.3.2 假相當(dāng)位溫場

S1 和S2 的相同點(diǎn)在于同為臺(tái)風(fēng)周圍的上升下沉運(yùn)動(dòng)，區(qū)別在于S2 的暖心高度明顯偏低，高于360 K 的暖心部分最高僅延伸至4 km 處；S1 組暖心溫度最大值達(dá)到368 K，S2 暖心最大值僅為366 K，這一差異與圖6一致。由圖7b和7c的對(duì)比可知，試驗(yàn)組S1較S2釋放的凝結(jié)潛熱更多，這也從能量角度進(jìn)一步解釋了該時(shí)刻臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度S1高于S2的成因。

圖6 S1、S2與CTRL潛熱通量差值分布圖，疊加CTRL臺(tái)風(fēng)路徑圖Fig.6 Latent heat flux difference between CTRL and S1 and S2,respectively,overlaid with typhoon track simulated by CTRL

圖7 2018年7月21日09時(shí)試驗(yàn)組疊加垂直風(fēng)場的假相當(dāng)位溫緯向剖面圖（圖內(nèi)數(shù)值為垂直速度，單位：m/s，實(shí)線為正，虛線為負(fù)，數(shù)值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位）Fig.7 Latitudinal profile of pseudo-equivalent potential temperature overlaid with vertical wind speed on 21st of July,2018,9:00（The value in the figure is the vertical speed,unit:m/s,the solid line is positive,the dotted line is negative,and the value is accurate to one decimal place）

值得注意的是，7月21日09時(shí)S1的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度為3 組最強(qiáng)，且該強(qiáng)度也是整個(gè)模擬時(shí)段內(nèi)各試驗(yàn)組中的最大值。結(jié)合假相當(dāng)位溫分布圖和垂直速度分布可以發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)中心左側(cè)（西側(cè)）為下沉運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來降水和蒸發(fā)冷卻，而冷卻作用會(huì)使內(nèi)流層大氣狀態(tài)更加穩(wěn)定，但海氣溫差增大會(huì)加劇海氣間熱力不平衡狀態(tài)。由于試驗(yàn)組S1 添加的是逐日定常海溫，所以在海溫不變而大氣降溫的情況下，內(nèi)流會(huì)攜帶更多的海氣潛熱上升進(jìn)入臺(tái)風(fēng)內(nèi)部，從而促進(jìn)臺(tái)風(fēng)發(fā)展，故此時(shí)出現(xiàn)3 組試驗(yàn)中S1組臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng)的模擬結(jié)果。試驗(yàn)組S1 結(jié)果與實(shí)況相差-5.8 hPa，同一時(shí)刻試驗(yàn)組S2 僅與實(shí)況相差1.05 hPa，雖然兩組均存在上升和下沉運(yùn)動(dòng)，但添加了逐時(shí)海溫的S2模擬結(jié)果更優(yōu)，故該結(jié)果進(jìn)一步說明了添加高時(shí)間分辨率海溫對(duì)改善模擬初始場和提升臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的重要性。

5 結(jié)論與展望

本文在WRF 模式中添加逐日高空間分辨率海溫RTG_SST_HR 和高時(shí)間分辨率海溫資料MLSST對(duì)2018 年10 號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”進(jìn)行了數(shù)值模擬，將模擬試驗(yàn)結(jié)果分別與實(shí)況及試驗(yàn)設(shè)置的CTRL進(jìn)行對(duì)比，研究臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、臺(tái)風(fēng)路徑和降水落區(qū)的差別。主要結(jié)論如下：

（1）從實(shí)況與模擬結(jié)果對(duì)比來看：路徑上，在臺(tái)風(fēng)發(fā)展前期各試驗(yàn)組差別較小，臺(tái)風(fēng)發(fā)展后期，添加高分辨率海溫的試驗(yàn)組模擬結(jié)果與實(shí)況偏差小于未添加海溫的對(duì)照組；強(qiáng)度上，臺(tái)風(fēng)發(fā)展前期各組結(jié)果與實(shí)況偏差均在4 hPa 以內(nèi)，而臺(tái)風(fēng)發(fā)展后期CTRL與S1模擬強(qiáng)度偏強(qiáng)，S2模擬強(qiáng)度偏弱。

（2）從動(dòng)量和熱量角度來看，位勢(shì)渦度場的緯向剖面圖體現(xiàn)了位渦強(qiáng)度與海溫分布的一致性，隨著時(shí)間推移，位渦增強(qiáng)且高值區(qū)高度抬升，這與臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)過程吻合。各試驗(yàn)組暴雨降水落區(qū)與位渦分布高值區(qū)一致。

（3）從能量角度看，潛熱通量場與假相當(dāng)位溫場分別從能量供給和能量結(jié)構(gòu)分布兩個(gè)方面，反映出海表溫度更高的試驗(yàn)組CTRL 和S1 比S2 能量更強(qiáng)且不穩(wěn)定性更強(qiáng)，對(duì)比S2的模擬結(jié)果證明了采用高時(shí)間分辨率海溫對(duì)改善臺(tái)風(fēng)初始場有益。

本文通過高分辨率海溫的數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)影響臺(tái)風(fēng)“安比”的重要物理量進(jìn)行分析，探討了海溫對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑的影響。該結(jié)論為其他臺(tái)風(fēng)個(gè)例的研究提供參考。今后工作中將對(duì)更多臺(tái)風(fēng)個(gè)例展開相關(guān)試驗(yàn)。但是，模擬結(jié)果只能反映海溫最終對(duì)臺(tái)風(fēng)過程變量的影響，對(duì)海氣相互作用具體如何影響臺(tái)風(fēng)發(fā)展的機(jī)制沒有深入研究，所以接下來的工作會(huì)研究該機(jī)制的原理，闡釋其具體成因，從而進(jìn)一步探明海溫對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模擬的作用。