探究台风季节活动数值模拟与谱松弛同化技术的关联性（气候学论文）㊣精品文档值得下载

风频数月变化与数据及观测的台风频数月变化的变率模态。

谱松弛对台风季节活动数值模拟的影响试验设计为了探讨谱松弛对台风动力季节预报的影响，设计两组不同的试验在模拟过程中不使用谱松弛的试验。

在模拟过程中打开谱松弛的试验，即大气模式在积分过程向边界场松弛逼近，其中谱松弛参数选取为经纬向的截断波数为，强度系数为，松弛变量包括经纬向风温度比湿以及高度场。

两组试验均使用业务分析数据作为初边界场，海洋模式的初始场采用集合最有插值同化后的初始场。

模式积分时间为年月日。

探究台风季节活动数值模拟与谱松弛同化技术的关联性气候环流场位势高度场海温的改善息息相关。

由于谱松弛的作用，模式能够基本再现边界场中的大尺度信息，避免台风活动导致大尺度场发生严重漂移，同时模式自身中小尺度过程能够自由发展，这使得模拟的台风季节活动更加符合观测。

关键词模式台风季节活动气候学谱松弛引言发生在热带海洋上的，具有暖中心结构的强烈性涡旋被称作台风。

通常台风并非特指等级的热带气旋，而是对中心持续风速达到。

世界上台风生成最多的区域位于西北太平洋，每年生成频次高达个，而我国毗邻西北太平洋，平均每年有个登陆台风。

由台风造成的狂风暴雨和风探究台风季节活动数值模拟与谱松弛同化技术的关联性气候学论文值区出现了较大的负偏差，最大值约为，这与试验中的台风路径偏差较大且强度偏弱有关。

与试验相比，试验中，的分布得到明显改善，分布与观测致，高值区与观测中的高值区基本对应，但仍然存在负偏差，最高值约达。

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谱松弛对台风季节活动数值模拟的影响试验设计为了探讨谱松弛对台风动力季节预报的影响，设计两组不同的试验在模拟过程中不使用谱松弛的试验。

在模拟过程中打开谱松弛的试验，即大气模式在积模拟结果中台风路径密度的分布状况。

观测数据中，台风多于低纬度生成，而后向西北行进或于向东北转向，路径密度分布存在两个高值区分别位于菲律宾东北至日本以南区域和，区域。

数据中的路径密度分布与观测基本致。

在试验中，生成位臵偏东，其中有多个台风在以东生成后直接向北或东北方向移动，路径密度在南海区域出现明显负偏差，在以东区域出现明显正偏差，另外在成较多，较少达到等级的台风有个，其中月和月生成较多，都达到个。

数据诊断出个强于等级的台风，个达到台风等级，各月的分布情况和观测基本致，偏少，偏多。

在未使用谱松弛的试验中，共模拟出个强于等级的台风，其中达到台风等级的只有个，可见，在未使用谱松弛的模拟中，生成了多个弱台风，而强台风却明显偏少另外，各个月的分布情况与观测存在明显偏差，台风生成频数最高的月份为月，达个，而观测中月只生成了两个台风，强于等级的台风的月变化也存在明显的负偏差。

使用谱松弛后，模式的大本文主要包含部分内容第部分介绍了本文使用的模式数据和方法第部分考察了谱松弛对台风动力季节模拟的影响第部分对影响台风季节活动的背景场进行了对比分析最后，第部分为全文的总结。

模式数据及方法模式本文使用的模式是由等提出发展的海洋大气海浪耦合模式系统。

该耦合模式的个分量模式分别为大气模式海洋模式和海浪模式，耦合器为。

图为模式模拟区域的地形高度，模式区域覆盖了西北太平洋台风活动的全部区域。

大气模式是由美国国家环境预报中心美国国家大气研究中心和俄克拉荷马大学共同开发的新代中尺度松弛对台风路径和强度模拟的影响发现谱松弛和格点松弛都能显著优化台风路径和强度的模拟，但谱松弛方法模拟的台风强度更加符合观测，这是因为谱松弛只对高层的大尺度场进行松弛逼近，使得模式的中小尺度过程能够自由发展。

后来，等又提出了与谱松弛类似的选尺度同化方法，与谱松弛方法通过添加个松弛项来改善区域模式大尺度长模拟的方法不同，选尺度同化方法基于维变分同化技术和低通滤波技术，将全球模式的大尺度场与区域模式的中小尺度场混合有效缓解了谱松弛方法中的动力不协调问题。

已有研究证明选尺度同化方法在改善台风路径模拟的改进能力，为提高基于区域耦合模式的台风动力季节预报的预报技巧进行阶段性的探索。

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海浪模式是由代尔夫特科技大学研发的第代近岸海浪数值计算模式，被广泛应用于浅海数值研究中。

模式的动力框架为基于能量守恒的平衡方程，以具有无条件稳定特点的全隐式有限差分格式进行计算，在平衡方程的各源项中，除了考虑波相互作用风输入破碎和摩擦项等，还加入了波相互作用以及深度破碎作用。

各模式及模拟区降水等信息的模拟具有显著改善效果。

渠鸿宇等使用模式对比了谱松弛与格点松弛对台风路径和强度模拟的影响发现谱松弛和格点松弛都能显著优化台风路径和强度的模拟，但谱松弛方法模拟的台风强度更加符合观测，这是因为谱松弛只对高层的大尺度场进行松弛逼近，使得模式的中小尺度过程能够自由发展。

后来，等又提出了与谱松弛类似的选尺度同化方法，与谱松弛方法通过添加个松弛项来改善区域模式大尺度长模拟的方法不同，选尺度同化方法基于维变分同化技术和低通滤波技术，将全球模式的大尺度场与区域模式的中小尺度场混部分对影响台风季节活动的背景场进行了对比分析最后，第部分为全文的总结。

模式数据及方法模式本文使用的模式是由等提出发展的海洋大气海浪耦合模式系统。

该耦合模式的个分量模式分别为大气模式海洋模式和海浪模式，耦合器为。

图为模式模拟区域的地形高度，模式区域覆盖了西北太平洋台风活动的全部区域。

大气模式是由美国国家环境预报中心美国国家大气研究中心和俄克拉荷马大学共同开发的新代中尺度预报模式。

模式对大气运动的关键物理过程提供了多种物理参数化方案，不同方案的选取会导致不同的模拟结果探究台风季节活动数值模拟与谱松弛同化技术的关联性气候学论文强度预报上较谱松弛方法更具优越性。

从上述研究可以看出，相比而言，选尺度同化方法作为新发展的方法，具有定的优势，但还未被广泛应用。

相比而言，谱松弛方法已经广泛应用于多种模式中并取得定的改善效果，但对于西北太平洋台风季节活动的数值模拟及预测，之前的研究多基于单的大气模式实现。

台风作为个海气浪相互作用的过程，主要发生在每年的月日，因此有必要以全球大尺度场数据驱动区域耦合模式，考察谱松弛对长达个月的西北太平洋台风季节活动模拟的改进能力，为提高基于区域耦合模式的台风动力季节预报的预报技巧进行阶段性的探使用了年业务分析数据作为模式的初边界场，海洋和大气数据的水平分辨率为，时间分辨率为，海洋垂直层数为层，大气垂直层数为层，最高层为。

等使用模式在对台风个例进行模拟过程中，使用谱松弛方法松弛逼近最外层网格中高层风场，结果表明谱松弛能够显著优化台风路径和强度的模拟效果。

等研究了谱松弛对西北太平洋年月日台风活动模拟的影响，研究结果证明谱松弛对台风频数路径分布以及模拟区降水等信息的模拟具有显著改善效果。

渠鸿宇等使用模式对比了谱松弛与格生成后直接向北或东北方向移动，路径密度在南海区域出现明显负偏差，在以东区域出现明显正偏差，另外在附近存在明显正偏差。

在试验中，台风路径密度高值区与观测基本对应，试验中的路径密度偏差得到明显改善，试验模拟的台风路径密度较试验更加贴近观测。

图为年月日期间观测数据以及数据两组试验模拟结果中气旋累积能量的分布状况。

观测数据中，高值主要分布在附近，最高值达到通过进行变量传递，主要向传递风速水汽和热量等变量，向传递风速等变量向传递等变量，向传递流速海平面高度等变量向和传递有效波高波长等变量。

数据本文使用的气候预报系统再分析数据，作为模式的初边界场。

再分析数据是最新的全球再分析产品，其同化了大量常规观测和卫星数据，并考虑了浓度的变化，数据包括年海洋大气以及地表和辐射通量数据。

在年之后，以业务分析数据作为的补充，并进行实时更新。

本有效缓解了谱松弛方法中的动力不协调问题。

已有研究证明选尺度同化方法在改善台风路径和强度预报上较谱松弛方法更具优越性。

从上述研究可以看出，相比而言，选尺度同化方法作为新发展的方法，具有定的优势，但还未被广泛应用。