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南海、西北太平洋对台风“鲇鱼”响应的数值模拟

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 海洋对台风响应的研究进展

1.2.1 海表面温度对台风响应的研究概况

1.2.2 海洋流场对台风响应的研究概况

1.2.3 海洋混合层对台风响应的研究概况

1.2.4 海洋近惯性振荡对台风响应的研究概况

1.2.5 海洋垂直速度对台风响应的研究概况

1.3 本文的研究目的和意义

2 POM数值模式介绍

2.1 POM数值模式简介

2.2 POM基本控制方程组

2.3 垂向边界条件

2.4 垂向积分方程

2.5 网格配置

2.6 时间步长限制条件

3 基于POM模式的台风模型的配置

3.1 网格设置

3.2 初始和边界条件

3.3 模式参数设置

3.4 模式运算

3.5 本章小结

4 南海、西北太平洋对台风“鲇鱼”热力响应的数值模拟结果分析

4.1 台风个例“鲇鱼”简介

4.2 海表面温度对台风的响应

4.2.1 POM模拟值与TRMM/TMI观测值的对比

4.2.2 强上升运动和夹卷效应试验

4.3 不同水深温度的响应

4.3.1 温度垂直分布

4.3.2 不同水深温度分布

4.4 海洋混合层的响应

4.5 本章小结

5 南海、西北太平洋对台风“鲇鱼”动力响应的数值模拟结果分析

5.1 近惯性振荡

5.2 垂直速度的响应

5.2.1 不同水深垂直速度的响应

5.2.2 不同深度垂直速度与SST的关系

5.2.3 不同深度垂直速度与密度的关系

5.3 海面高度的响应

5.4 本章小结

6 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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摘要

台风是影响我国东南沿海最重要的灾害性天气系统之一,是海气相互作用最为直观的表现形式。台风产生的海面气旋式风应力以及强烈的混合过程,对海洋与大气以及上层海洋与深层海水之间的热量、能量和物质交换产生重大影响,因此研究海洋对于台风的响应特征具有重要的科学意义。
  本文首先综述了台风过程中海气相互作用的研究现状和存在的问题,然后简要介绍了研究海气相互作用的数值模式的发展过程和不同海洋模式、海洋-大气耦合模式及海洋-大气-海浪耦合模式的特点。最后,利用POM(普林斯顿海洋模式)和大量实验观测资料,对2010年第13号台风“鲇鱼”做了一系列的研究,分析研究了南海、西北太平洋对台风“鲇鱼”的响应。
  利用POM模拟了南海、西北太平洋海域对2010年第13号台风“鲇鱼”(Megi)的响应,并将模拟结果与TRMM/TMI观测资料、Argo浮标观测值进行对比,研究结果表明:
  (1)由TRMM/TMI卫星观测的日平均SST(海表面温度)差值场和POM模拟的日平均SST的差值场对比得出,POM模拟的台风引起的SST降低与TRMM/TMI卫星观测值较为符合,较好地反映了台风“鲇鱼”引起的南海和西北太平洋SST的变化。台风“鲇鱼”经过后,无论是SST降低的范围还是最大下降幅度,南海海域都明显大于西北太平洋海域。
  (2) SST下降主要是强上升运动和夹卷效应的共同作用。本文利用两个试验分析了这两种作用对SST下降的贡献大小。试验表明:引起SST下降的主要原因是强上升运动,其次是垂直夹卷效应。强上升运动和夹卷效应的总贡献占93%,SST的下降除了这两个过程的共同作用,其他作用也不容忽视。
  (3)分别在南海和西北太平洋海域选取2个Argo剖面浮标,将它们与POM模拟的温度垂直分布比较可知:模式模拟的温度垂直分布与观测值较为吻合。台风“鲇鱼,,经过后,南海混合层温度的下降幅度远大于西北太平洋混合层温度的下降幅度。其与台风“鲇鱼”的强度和海洋初始混合层厚度有关,一般来说台风强度越强、混合层厚度越薄的地方,混合层温度下降幅度就越大。
  (4)台风到来前,南海海域的混合层深度远小于西北太平洋混合层深度。台风过境时,南海混合层深度的增加远大于西北太平洋。台风过后,南海的混合层深度慢慢减小,而西北太平洋混合层深度则维持在80米不变。
  (5)台风激发出的近惯性流在台风经过后若干天的时间内仍持续存在并对上层海洋产生影响。最大流速出现在上混合层,同时流速矢量箭头图显示为顺时针旋转。
  (6)台风过境时,沿着台风路径,海洋上层出现了上升下降交替的运动。同时海洋的垂直速度都随着水深的增加而减小。在南海海域,强上升运动位于台风中心的附近。而在西北太平洋海域,强上升运动主要位于台风中心的后方。
  (7)台风经过后,南海海域的垂直速度比西北太平洋的垂直速度增加的幅度大。海水垂直速度在台风经过时有明显的增大,而SST在台风经过时有明显的减小,两者呈负相关。

著录项

  • 作者

    文萍;

  • 作者单位

    中国海洋大学;

  • 授予单位 中国海洋大学;
  • 学科 气象学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 李子良;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 热带气象;
  • 关键词

    台风; 动力响应; 数值模拟;

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