我国近海台风快速增强过程的能量学机理研究
批准号:
41930967
项目类别:
重点项目
资助金额:
307.0 万元
负责人:
李小凡
依托单位:
学科分类:
天气学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
李小凡
中文摘要
台风强度预报尤其是在近海强度迅速变化的物理机制是台风发生发展机理中非常重要的内容,而目前强度变化机理和预报的研究和预报技术仍然滞后。改进台风强度预报的重要一环是对台风强度变化的主要物理过程的深入理解。本项目将通过理论分析和数值模拟来定量研究我国近海台风快速增强过程的物理机理。建立能量收支为理论核心和柱坐标下轴对称非对称分解为技术核心的研究物理基础。利用高分辨中尺度数值模拟资料计算我国近海台风快速增强过程有关的轴对称与非对称旋转以及辐散环流动能和有效位能收支,分析正压、斜压、辐射和感热潜热在近海台风快速增强过程中所扮演的角色及其台风快速增强过程中动力和热力结构。为改进我国近海台风快速增强预报提供科学理论依据。
英文摘要
The forecast of typhoon intensity, in particular, physical mechanism of the intensity change nearshore, is an important aspect of mechanism of formation and development of typhoon, but the study of mechanism and forecast of the intensity change and forecast skill are severe lagging. One of the important steps towards improving the forecast of typhoon intensity is to enhance understanding of controlling physical processes that are responsible for changes in typhoon intensity. The proposed study is to quantitatively study the physical mechanism associated with the rapid intensification of typhoons off the coast of China. The physical base with the theoretical core of energetics budget and the technical core of symmetric and asymmetric separation in cylindrical coordinate is established. Cloud-resolving numerical modeling data are used to calculate budgets of symmetric and asymmetric rotational and divergent kinetic energy and available potential energy and to analyze the roles of barotropic, baroclinic, radiative as well as sensible and latent heat processes and dynamic and thermodynamic structures during the rapid intensification of typhoons. The proposed study lays down foundation for the improvement of forecast of rapid intensification of typhoons off the coast of China.
当前台风强度变化的预报技术仍然滞后,改进台风强度预报的重要一环是对台风强度变化主要物理过程的深入理解,尤其是台风在近海强度迅速增强所对应的物理机制。本项目将通过建立动能位能收支为理论核心,环境与台风流场分离及台风流场在柱坐标下对称非对称分解为技术核心的物理框架来定量研究我国近海台风快速增强过程的物理机理。利用高分辨率中尺度数值模拟资料计算我国近海台风快速增强过程有关的轴对称与非对称旋转以及辐散环流动能和位能收支,分析正压、斜压、辐射和感热潜热在近海台风快速增强过程中所扮演的角色,为改进我国近海台风快速增强预报提供科学理论依据。目前已完成建立动能位能计算与分析物理框架,并应用于2014年台风威马逊、2015年台风彩虹和2017年台风卡努快速增强过程研究。利用中尺度WRF模式模拟资料进行能量收支计算和分析,发现与台风威马逊和卡努最大风速相关的对流层低层对称旋转动能最大值半径经历了快速增强前的迅速收缩到快速增强时的减速收缩或基本不变。快速增强前最大对称旋转动能半径的快速收缩是径向流动的对称旋转动能通量辐合以及非对称到对称旋转动能的转换过程造成的。快速增强阶段对称旋转动能最大值半径不变时动能快速增加是由对称辐散动能转换造成的。对称旋转动能最大值的快速增强率呈指数增长,其增长率取决于对称径向辐合流动强度。环境动能与对称旋转动能转换过程对快速增强阶段的半径减速收缩有重要影响。台风彩虹在慢速和快速增强期间的动能位能收支对比分析发现,东南和偏东环境流场分别将慢速增强中的非对称反气旋流和快速增强中的非对称气旋流输送到最大风半径区域,这种输送触发了对称气旋旋转环流从慢速到快速的增长。台风彩虹快速增强期间辐射敏感性试验分析发现红外长波辐射导致大气不稳定,使得对称位能向对称辐散动能转换增强,并通过对称辐散动能的转换进一步增强对称旋转动能。目前共在国内外学术刊物上发表论文20篇,研究结果在国内外会议上报告8次。
夏季主汛期浙闽赣地区暴雨形成机理研究
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批准号:41775040
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李小凡
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依托单位:
强降水系统对辐射和冰云过程响应的模拟与定量分析研究
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批准号:41475039
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李小凡
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依托单位:
国内基金
海外基金