有限区域风场分解方法及其在台风SAOMEI研究中的应用

• 作者: 周玉淑 曹洁 高守亭
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 台风 水平风场分解 调和-余弦算法
• 年，卷（期）: 2008,（10）
• 所属期刊栏目: 地球物理学、天文学和天体物理学
• 页码范围: 6654-6665
• 页数: 12页
• 分类号: O4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.10.095

摘要

介绍了有限区域水平风场分解的调和-余弦计算方法,该方法把函数分成两部分之和.第一部分是Laplace方程在给定边界条件下的解,由于Laplace方程的解是调和函数,这个部分可称为调和部分,又因为其与区域内部值无关,也称外部部分.第二部分是原始函数与调和部分之差,这个函数是齐次边条件下Poisson方程的解,只与区域内部的涡度或散度有关,故称为内部部分,可以展开成双傅氏的余旋函数系列.调和-余弦计算方法的求导都是用谱系数进行,计算精度比常用的差分方法高两阶以上.而且,由于外部部分对应的边界条件物理意义清楚,边界光滑,成功克服了有限区域流函数和速度势迭代求解出现的计算不稳定、原始风场无法还原、边界上的系统缺失等问题,可以准确分解和重建有限区域的风场.利用NCEP/NCAR 1°×1°的实时分析资料和日本气象厅区域谱模式(RSM)20 km分辨率的再分析资料,利用调和-余弦算法得到的无辐散风分量和无旋风分量,对2006年的8号超强台风"桑美"(SAOMEI)进行风场结构的比较分析.结果发现,低层无辐散风比原始风场与台风中心的对应关系更好;同时,无旋风分量能更好地显示原始风场上并不明显的低层辐合高层辐散的特征,大尺度无辐散风分量可以更清晰地显示出台风的水汽输送通道.从与台风中心的对应关系看,台风在海上发展阶段,SAOMEI台风的旋转中心与辐合中心并不是时时重合,这个特点只能通过风场分解才能得到.此外,SAOMEI登陆以后,南部洋面上发展起来的对流活动从水汽和能量补充方面都不利于SAOMEI的维持.可见,分解后的无辐散风场和无旋风场能更清楚地体现出SAOMEI的风场结构,在台风结构分析中有重要的推广应用价值.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	高守亭	中国科学院大气物理研究所	103	2741	31.0	49.0
2	周玉淑	中国科学院大气物理研究所	42	1004	19.0	31.0
3	曹洁	中国科学院大气物理研究所	15	136	6.0	11.0