基于WRF-ADCIRC的海口湾典型台风下的风场改进及风暴潮模拟

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1、学校代码：10286分类号：U698.91密级：公开UDC：627学号：152591基于WRF-ADCIRC的海口湾典型台风下的风场改进及风暴潮模拟研究生姓名：杨珂导师姓名：徐宿东曹民雄申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学一级学科名称水利工程论文答辩日期2018年6月1日二级学科名称港口、海岸及近海工程学位授予日期2018年6月答辩委员会主席张玮评阅人马爱兴廖鹏2018年6月7日硕士学位论文基于WRF-ADCIRC的海口湾典型台风下的风场改进及风暴潮模拟专业名称：水利工程研究生姓名：杨珂导师姓名：徐宿东曹民雄THEWINDFIELDIMPROVEMENTANDSTOR

2、MSURGESSIMULATIONOFTYPICALTYPHOONSINHAIKOUBAYWITHWRF-ADCIRCMODELAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYangKeSupervisedbyXUSudongCAOMinxiongSchoolofTransportationSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。尽我所知

3、，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意？：々日期研宂生签名私：，东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的一致内容和纸质论文的内容相。

4、除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布Ｃ包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理。＾签名■研宄生签名：期：（．＾＾＿导师：，１１摘要摘要我国是世界上遭受台风灾害最严重的国家之一，台风过程带来的大风、大浪给近海沿岸带来了巨大的灾害。对台风及风暴潮的准确预报和模拟可以帮助预测极端高水位，减小台风灾害造成的损失，具有重要的实际意义。风暴潮模拟效果受输入的风场驱动数据影响较大，因此如何获取更精确的风场模拟数据是风暴潮模拟的关键。本文使用了先进的中尺度气象模式WR

5、F（WeatherResearchandForecastingModel）进行风场模拟，与SWAN波浪模型和ADCIRC水动力模型构成风暴潮耦合模型，并使用该模型进行风暴潮模拟。为了获取更精确的风场模拟数据，本文从风场模拟参数和风场下垫面土地覆被数据两个主要方面进行模拟风场的改进。然后使用改进风场后的耦合模型进行风暴潮模拟。主要研究成果如下：（1）经过对海口湾区域WRF风场模型的初步研究得出若干结论：使用嵌套网格时最内层的网格范围应完全覆盖模拟时段的台风运动轨迹；使用更低的模型顶部气压和更多的模型垂直方向分层对台风路径模拟影响不大，但有助于得到更准确的风速模拟结果。（2）

6、本文使用8个微物理参数和6个积云参数对台风海鸥和台风威马逊进行了WRF敏感性试验。通过分析模拟结果发现，相比于微物理参数，积云参数对台风模拟路径和中心气压的影响较大。对于台风海鸥与台风威马逊，最佳积云参数均为KF。因此对于在海口湾区域路径类似的其他台风，推荐尝试使用KF积云参数进行风场模拟。（3）由于WRF模式内置的土地覆被数据年代久远且原始精度较低，为了使模拟时段的台风下垫面条件更符合实际，本文使用了GLC2009土地覆被数据对原数据进行了置换。对比了1409号台风威马逊置换土地覆被数据前后的模拟结果，发现置换前后台风路径的模拟效果变化不大，但是置换后的10m处模拟风速

7、较置换前有明显变化。一验证点处风速最大值较置换前与实测值的误差减小了74%，整个模拟时段风速的平均误差减小了50%。分析原因为置换后下垫面粗糙度增大使得近地风场被消耗更多的动能，进一步导致风速减小。进一步的研究发现某一点的近地面风速变化并不完全由其土地覆被类型的变化决定，表明置换前后风场的变化是整体性的，且这种变化在距离岸线越远的海面越小。（4）将置换土地覆被数据前后的风场模拟数据输入SWAN-ADCIRC耦合模型进行风暴潮模拟。结果显示置换后的潮位历时曲线与实测数据较为吻合，且较置换前有明显提升。表明置换WRF模式内置土地覆