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王元教授课题组在登陆热带气旋观测研究方面取得新进展
阅读:428次 发布时间:2018-06-25 10:10

王元教授课题组在登陆热带气旋观测研究方面取得新进展



南京大学大气科学学院王元教授课题组在登陆热带气旋观测研究方面取得了新进展,该研究工作以“Direct measurements of momentum flux and dissipative heating in the surface layer of tropical cyclones during landfalls”为题发表在期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上。

众所周知,边界层内的湍流输送过程在热带气旋发生发展的过程中起着至关重要的作用。由于观测资料的缺乏,在西北太平洋海域对于登陆热带气旋的湍流输送过程的观测研究非常稀少。该研究利用两个登陆热带气旋的铁塔高频观测资料,分析了湍流输送过程中动量通量、湍流动能、拖曳系数和耗散热能等变量在不同粗糙度背景下的变化特征,对比了计算耗散热能的不同方法,探讨了在数值模式中耗散热能对登陆热带气旋模拟的可能影响。

研究发现在热带气旋登陆过程中,动量通量、湍流动能和耗散热能都是随着风速的增大而增大的。在对比了两个铁塔的粗糙度后,发现观测台风灿都(2010)的铁塔位于粗糙度更大的背景环境中,以上湍流输送的变量在粗糙度较大的环境中增大的更快一些(图1和图2)。并且对比了两种计算耗散热能的方法,发现基于表面层理论的方法相比于标准湍谱的方法明显高估(图3)。结果表明,在热带气旋登陆过程中的耗散热能的量级已经达到了之前在海上观测到的感热通量的量级,在数值模式中耗散热能的贡献是不可忽视的。


图1动量通量随平均风速的变化,(a)台风黑格比(2008),(b)台风灿都(2010)

图2运用标准湍谱的方法计算的耗散热能随平均风速的变化,(a)台风黑格比(2008),(b)台风灿都(2010)

图3表面层理论方法(洋红色)和标准湍谱方法(绿色)计算的区间平均耗散热能随平均风速的变化,(a)台风黑格比(2008),(b)台风灿都(2010)


该研究得到了国家自然科学基金(41575044, 41575130, 41528501)和国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB452801)的资助。大气科学学院副教授明杰为论文第一作者和通讯作者,南京大学为论文通讯单位。

论文链接:Ming, J., & Zhang, J. A. (2018). Direct measurements of momentum flux and dissipative heating in the surface layer of tropical cyclones during landfalls.Journal of Geophysical Research: Atmospheres,123, 4926–4938. https:// doi.org/10.1029/2017JD028076

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017JD028076