探析中尺度海-气耦合模式mm5v3ecom-si对黄东海入海气旋的模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文中尺度海-气耦合模式MM5V3/ECOM-si对黄东海入海气旋的模拟研究姓名：亓春霞申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：黄立文2003.6.1塾堡堡三查堂堡主堂垡笙苎————————————一摘要黄东海区域包括了黄海、东海及其临近海域，它具有复杂的地理环境和大气海洋现象，是海一气相互作用频繁发生的关键区域。近年来，沿海地区发生的一些海难事故造成重大人员伤亡和财产损失，这些事故的发生与该地区发生的一些灾害性的大气海洋现象有关，而这些现象又是由中尺度海·气相互作用引起的。尤其是灾害性的中小尺度海．气相互作

2、用。黄东海区域也是各种鱼虾繁殖和栖息的良好场所，是我国海洋生产力最高的海域，因此，选择黄东海区域进行研究，建立适合此区域的海．气耦合的数值模式，可为研究这些区域海．气相互作用的过程提供数值模拟工具，使我们对我国大陆沿海及近海区域海．气相互作用中物理因子的影响程度有更定量的认识并对物理过程和影响机制有更深的了解，从而也为精确的沿海天气预报和海洋环境预报提供更科学、更可靠的手段，为防灾减损，发展生产保护人民生命与财产安全作贡献。本文选择了当今最为先进的中尺度数值模式MM5最新版本MM5V3作为海．气耦合模式的大气模式分量，一个改进的三维的河口、

3、海岸和海洋环流模式ECOM．si作为耦合模式的海洋模式分量。本文在第1章绪论里简单介绍了耦合模式的研究意义和现状，第2章对进行耦合的两个模式分量进行了介绍，并重点介绍了MM5V3模式系统在微机上的安装和运行。第3章的内容是耦合模式的实现和调试。根据海．气相互作用的思想提出大气和海洋模式进行耦合的方法，并结合两个模式分量分别进行了修改或改进。大气模式底边界由海洋模式预报的海洋表面温度(SST)强迫，海洋模式的上边界由大气模式预报的海面风应力、感热通量、潜热通量、净长波辐射通量和吸收的太阳短波辐射通量强迫，并通过Linux下的管道通信技术实现了

4、两个模式分量的信息互换，两个模式在相应的时步上互相交换信息同时运行。为了耦合的一致性．双方对两模式分量中不同性质的网格和不同单位的交换变量也进行了处理。为了验证耦合模式的效果，第4章对黄东海区域1995年3月的一个入海气旋进行了36小时的耦合、非耦合模拟试验，并对前后模拟的结果进行了对比和分析。第5章是结论部分。模拟结果初步表明：(1)气旋入海期间气旋的中心位置和中心气压耦合前后差别不大，证明海．气耦合对此气旋的强度发展和移动路径影响不大。(2)海．气耦合对地面风速、地面温度、降水、垂直速度等明显产生影响，非耦合模拟的地面温度在18h(小时

5、)黑潮区域最大偏高达O．8K。对于地面风速、降水和垂直运动耦合前后存在两条变化窄带，在位于南面窄带的琉球群岛附近区域非耦合存在风速高估约O．gm／s，降水低估1．5mm，与其平行的位于黑潮区域的北面窄带约有0．4m／s的风速低估和2ram左右的降水高估。从W-N垂直剖面来看，非耦合高估了黑潮区域的温度和垂直运动，耦合使得上升运动减弱，但是在琉球群岛区域有降水和垂直速度的非耦合低估现象，海一气耦合使得南窄带上升运动增强，这种现象还有待于进一步研究。(3)海．气耦合也对海表面温度(SST)及表层海流等产生了显著影响，气旋东南面黑潮区域附近及台湾

6、海峡附近耦合模拟的SST发生了变化，黑潮区域附近12h(小时)海表面温度下降约1．OK，18h降温1．4K。靠近气旋中心的朝鲜半岛南部沿海12．18h降温从0．8K到约1．2K，台湾海峡18h降温约1．8K左右。(4)通过敏感性试验表明大风作用是导致黑潮区域SST下降的主要原因，而热力作用导致了台湾海峡附近的SST下降，大气和海洋之问动力和热力交换所引起的SST变化是使模拟的大气和海洋产生变化的主要因素。通过耦合模式产生更为客观的海洋SST条件，进而改变气旋入海阶段海．气之间热通量交换的模拟，对预报气旋后期的爆发性发展和改进大气和海洋环境预

7、报具有重要意义。关键词：中尺度；海．气耦合模式；黄东海；入海气旋；数值模拟n茎堡墨三查兰堡主堂垡丝壅一一．——ABSTACTTheYellowandEastChinaSeascovertheYellowSea、EastChinaSeaandtheiradjacentwaters．Withcomplicatedgeographicalenvironmentandatmosphericandoceanicphenomena，YellowandEastChinaSeasisthecrucialregionswheremanyair-seainte

8、ractionphenomenafrequentlyhappenhere．Inrecentyears，someshipwreckandaccidentbroughtgreatde