研究生讲课教案-6天气动力学与诊断分析课件.pptx

1、天气动力学与诊断分析(6)第二部分：热带气旋登陆过程及其异常变化主要教学内容主要教学内容登陆热带气旋结构和强度变化（12学时）中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences上三次课回顾1.1.什么叫热带气旋登陆？什么叫热带气旋登陆？2.2.登陆热带气旋（登陆热带气旋（LTCLTC）的灾害（）的灾害（直接与直接与间接间接）3.3.热带气旋登陆过程的变化和异常特征热带气旋登陆过程的变化和异常特征（有哪些异常变化？有哪些异常变化？）4.4.LTC LTC的主要影响因子（的主要影响因子（有哪些？有哪些？）

2、5.5.LTC LTC的几个科学问题的几个科学问题 中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences什么叫热带气旋登陆？ABC中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences上三次课回顾1.1.LTCLTC的研究方法和技术（的研究方法和技术（理论、诊断、模拟理论、诊断、模拟）2.2.TCTC登陆活动特征分析（登陆活动特征分析（登陆位置、登陆强度登陆位置、登陆强度及强度变化、维持时间、移速等及强度变化、维持

3、时间、移速等）3.3.大尺度环流对大尺度环流对LTCLTC维持和衰减的影响研究（维持和衰减的影响研究（周周边环流、水汽、中纬度系统边环流、水汽、中纬度系统）中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences1.1.TCTC登陆过程中的中尺度结构变化研究登陆过程中的中尺度结构变化研究2.2.下垫面对下垫面对LTCLTC结构和强度变化的影响结构和强度变化的影响上三次课回顾本次课主要教学内容1.1.TCTC登陆过程中的中尺度结构变化研究登陆过程中的中尺度结构变化研究2.2.下垫面对下垫面对LTCLTC结构和

4、强度变化的影响结构和强度变化的影响2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响岛屿、海峡、海岸、陆面、内陆岛屿、海峡、海岸、陆面、内陆水体、水体、湿地等湿地等2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响n海南岛的影响海南岛的影响 from 段丽段丽 大气科学大气科学2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响2001年第年第14号热带风暴号热带风暴Fitow在穿行海峡前后的卫星云图在穿行海峡前后的卫星云图2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响地形试验2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响地形对MCS生成的作用 Fitow中心位于海峡中心位于海峡期间各个层次不同地期间各个层次不同地形试验的滤波中尺度形试验的滤波中

5、尺度流场图流场图（积分初始时间（积分初始时间t：2001年年8月月29日日08时时，图中白色空白是所，图中白色空白是所在高度五指山地形区在高度五指山地形区域）域）an：所标各个高度试：所标各个高度试验验1（五指山高度取（五指山高度取3000m）积分）积分29小时小时滤波中尺度流场滤波中尺度流场 bn：所标各个高度试：所标各个高度试验验2（五指山高度取（五指山高度取1800m）积分）积分27小时小时滤波中尺度流场滤波中尺度流场 cn：所标各个高度试：所标各个高度试验验3（五指山高度为（五指山高度为600m）积分）积分25小时小时滤波中尺度流场滤波中尺度流场 dn：所标各个高度试：所标各个高度试验

6、验4（海南岛地形取（海南岛地形取0m）积分）积分25小时滤小时滤波中尺度流场波中尺度流场2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响Conceptual model of heavy rainfall mechanism associated with Fitow(0114)(from Duan Li)2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响Topographic Effect on Typhoon Rainfall Distribution(1)Topographic Effect on Typhoon Rainfall Distribution(1)n 海岸、山脉的影响海岸、山脉的影响2、下垫面对

7、LTC结构和强度变化的影响Bilis(0604)2006年年7月月15日日06时时(UTC)2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响Bilis台风24h累积雨量实况(mm)14日00时-15日00时 15日00时-16日00时2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响0.2:300001.0:25.0:10.1:)10(10EXPEXPEXPCTRLtopotopoTopography试验方案设计试验方案设计2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响EXP2(1e-4)00Z14Jul00Z15Jul00Z15Jul00Z16Jul00Z14Jul00Z15Jul00Z15Jul00Z16JulCTRL

8、146mm170mm123mm480mm100mm83mm71mm334mmRainfall associated with Typhoon Bilis(0604)2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响EXP3(2.0)00Z14Jul00Z15Jul00Z15Jul00Z16Jul00Z14Jul00Z15Jul00Z15Jul00Z16JulCTRL146mm170mm123mm480mm202mm215mm159mm336mmRainfall associated with Typhoon Bilis(0604)2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响

9、2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响n 下垫面影响下垫面影响1212131314142、下垫面对LTC结构和强度变化的影响Satellite Images in 13 Aug.2004 (UTC)01/13/200401/13/200406/13/200406/13/200400/14/200400/14/200409/13/200409/13/200404/13/200404/13/200412/13/200412/13/20042、下垫面对LTC结构和强度变化的影响内陆水面内陆水面2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响模拟区域模拟区域D1D2D3分辨率27km9km3km微物理方案WSM

10、-3长波辐射RRTM短波辐射Dudhia边界层方案YSU积云参数化Kain-Fritsh无数值模拟方案数值模拟方案WRF V3.22、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 陆面方案对台风模拟的影响陆面方案对台风模拟的影响陆面方案陆面方案NOSFNOSF（不耦合陆面方案）（不耦合陆面方案）SLABSLAB NOAH NOAH RUC RUC2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 模拟台风2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响模拟台风结构模拟台风结构SLAB、NOAH、RUC模拟结果在模拟结果在对流分布和强度对流分布和强度上好于上好于NOSF2004年8月13日0600UTC2、下垫面对LTC结构和

11、强度变化的影响NOSFSLABNOAHRUCl SLAB、NOAH和和RUC在降水量值在降水量值和时间变化上更接和时间变化上更接近观测近观测模拟降水模拟降水13日24-h累积降水2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响台风影响下陆面变化特征台风影响下陆面变化特征表层土壤6-h变温（小方框：观测，填色：模拟）各层土壤温度（红线：观测，黑线：模式模拟）土壤温、湿度表层土壤含水量各层土壤含水量13日0600UTC2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 地表热通量地表热通量NOSF感潜热释放无明显的日变化NOAH 白天感潜热释放较夜间较大，且分布不均匀，体现台风的影响作用2、下垫面对LTC结构和强度变化

12、的影响 台风对陆面过程的响应台风对陆面过程的响应中尺度对流结构中尺度对流结构NOAHNOSF阴影：雷达回波阴影：雷达回波风矢量：中尺度滤波风场风矢量：中尺度滤波风场 2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响台风内中尺度涡旋的发展及其强降水台风内中尺度涡旋的发展及其强降水阴影：未来阴影：未来1h降水降水等值线：等值线：950hPa焓焓阴影：阴影：700-950hPa平均上升速度平均上升速度阴影：焓阴影：焓垂直流场垂直流场2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响n 陆面水体陆面水体2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 统计特征统计特征2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响ConCon（使用（使用NO

13、AHNOAH陆面方案）陆面方案）RemRem（水面变为灌溉农田）（水面变为灌溉农田）ExtExt（海拔（海拔30m30m的平原地区变为的平原地区变为水面）水面）水面试验水面试验2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响试验结果对比试验结果对比 路径和强度路径和强度2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 降水降水2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 中尺度系统活动中尺度系统活动阴影：海平阴影：海平面气压场面气压场等值线：与等值线：与ConCon海平面气海平面气压差异压差异ConRemExt1312-13181318-14002、下垫面对LTC结构和强度变化的影响 近地面能量场近地面能量场表层热通量

14、表层热通量2m 2m 温度场温度场13日15时 2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响2m 2m 比湿比湿950hPa 950hPa 焓分布焓分布2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响CAPECAPE和强对流面积比和强对流面积比大于大于40dBzCAPECAPE大于大于10001000kg/Jkg/J2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响57aNina登陆路径及1975年8月5日20时至7日20时的雨量（mm，仅给出30mm值）Nina(7503）4n 湿地2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响19751975年年8 8月月7 7日日1414时土壤含水量（体积百分比，蓝线）时土壤含水量（体积百

15、分比，蓝线）及其与前及其与前72h72h的差值（，黑线）的差值（，黑线）1010200cm200cm土壤层土壤层2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响9609659709759809859909951000Ps/hPa4 5 6 7积分开始时间NinaNina中心海平面气压（中心海平面气压（hPahPa）变化曲线（横坐标为日期，）变化曲线（横坐标为日期，0808时）时）2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响Pressure/hPaWithout latent heat flux Exp.Without latent heat flux Exp.Control Exp.Control Exp.6

16、 12 18 24 30 36 42 48 54 606 12 18 24 30 36 42 48 54 60Integral Time/hoursIntegral Time/hoursNumerical Experiments Numerical Experiments of Typhoon Ninaof Typhoon Nina （19751975）10051005100010009959959909902、下垫面对LTC结构和强度变化的影响2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响WarmWarmRemnant move to Remnant move to Warm Island Effe

17、ct on Rain ReinforcementWarm Island Effect on Rain Reinforcementn 地表类型地表类型2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响总结和讨论 1.1.什么叫热带气旋登陆？什么叫热带气旋登陆？2.2.登陆热带气旋（登陆热带气旋（LTCLTC）的灾害（）的灾害（直接与直接与间接间接）3.3.热带气旋登陆过程的变化和异常特征热带气旋登陆过程的变化和异常特征（有哪些异常变化？有哪些异常变化？）4.4.LTC LTC的主要影响因子（的主要影响因子（有哪些？有哪些？）5.5.LTC LTC的几个科学问题的几个科学问题 2、下垫面对LTC结构和强度变化

18、的影响总结和讨论 1.1.LTCLTC的研究方法和技术（的研究方法和技术（理论、诊断、模拟理论、诊断、模拟）2.2.TCTC登陆活动特征分析（登陆活动特征分析（登陆位置、登陆强度登陆位置、登陆强度及强度变化、维持时间、移速等及强度变化、维持时间、移速等）3.3.大尺度环流对大尺度环流对LTCLTC维持和衰减的影响研究（维持和衰减的影响研究（周周边环流、水汽、中纬度系统边环流、水汽、中纬度系统）中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of SciencesInner core dynamicsEnvironment

19、al ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingUnderlying Surface InfluencesUnderlying Surface InfluencesFactors Affecting LTC登陆过程影响因子登陆过程影响因子 from from 陈联寿陈联寿 院士院士2、下垫面对LTC结构和强度变化的影响From Chen LianshouFrom Chen LianshouSaturated Wet

20、 Saturated Wet Ground Ground or big lakesor big lakesCold wave Cold wave ET ProcessET ProcessMesosMesoscale cale VortexVortexPositive Positive VorticityVorticityEye wallEye wallOut flow channelOut flow channelFavorable Conditions for Landfalling Tropical CycloneFavorable Conditions for Landfalling T

21、ropical CycloneLand Surface Land Surface and and TopographyTopographyBoundary layer Boundary layer transfertransferMoisture Moisture Transport Transport ChannelChannel 开展研究的思路开展研究的思路 意义意义-认识程度认识程度-科学问题科学问题-现象现象-诊断诊断 立题基础立题基础 论文立题论文立题 理论方法求证理论方法求证 科研需求科研需求 观测研究观测研究 技术和分析方法技术和分析方法 观测研究观测研究-诊断分析诊断分析-数值

22、研究数值研究 统计、现象统计、现象 模拟和敏感性试验模拟和敏感性试验 理论、对比、动态合成、移动坐标、柱坐标。理论、对比、动态合成、移动坐标、柱坐标。科研中应注意的问题科研中应注意的问题 目标明确目标明确言而有据言而有据理论的适用条件理论的适用条件数值试验设计的合理性数值试验设计的合理性结论的措辞和分寸结论的措辞和分寸中国科学院大气物理研究所Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of SciencesInner core dynamicsEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingEnvironmental ForcingUnderlying Surface InfluencesUnderlying Surface InfluencesFactors Affecting LTC登陆过程如何研究？登陆过程如何研究？