[发明专利]基于边界层模型的台风降水解析方法

摘要

本发明提供了一种基于边界层模型的台风降水解析方法，首先，通过Yan Meng,Smith模型计算竖向风速，将Yan Meng模型中描述二分量水平向风场的Navier‑Stokes方程扩展到考虑竖向风速的三分量风场方程，即在方程项中引入竖向速度，对Yan Meng模型进行改进，建立了移动台风的边界层模型。本发明的有益效果是对于范围适中、地形变化不大的台风降水预测模拟效果良好，尤其是对于降水危险性分析所关心的极值降水量的预测较好，误差在可接受范围内。

主权项

一种基于边界层模型的台风降水解析方法，其特征在于：首先，通过Yan Meng,Smith模型计算竖向风速，将Yan Meng模型中描述二分量水平向风场的Navier‑Stokes方程扩展到考虑竖向风速的三分量风场方程，即在方程项中引入竖向速度w，对Yan Meng模型进行改进，建立了移动台风的边界层模型；基于该模型，可以得到水平切向与径向的风速vθ、vr，以及竖向速度w，竖向风速的计算如下：w=-1r[∫0Z∂(rvr)∂rdz+∫0Z∂vθ∂θdz]---(1)]]>对于静止的台风，台风移动速度c＝0c＝0，w=-1r[∫0Z∂(rvr)∂rdz]---(2)]]>对式(2)取边界层高度wδ=-δ(vrbr+dvrbdr)---(3)]]>当c≠0时，式(2)、(3)代表台风竖向风速的对称部分；假设表面降水率i正比于参考高度H处向上的水汽通量，通过研究降水强度与不同海拔高度的相关性大小，确定参考高度取为2.5km～3.5km，假设在参考高度范围内温度T和饱和率Q固定不变，并分别等于沿竖向方向的均值和变化为20°～24°，变化为75％～85％，基于以上假设，可得对称降水强度isym，isym(r)=α(T‾)Q‾wH(r),wH(r)>00,wH(r)≤0---(4)]]>这里是单位体积的饱和空气完全冷凝后的液态水体积，wH(r)＝w(r，z＝H)是公式(3)z＝H处的竖向风速，函数可以通过理想气体的状态方程Clausius‑Clapeyron方程得到，液态水密度取ρw＝1000kgr/m3，α(T‾)=1.324×10-3T‾+273e(17.67T‾T‾+243.5)---(5)]]>上式中的单位为℃，此外在下沉区域wH为负值，降水强度取零，见式(4)；其次，分别对台风眼壁倾斜角和降水非对称性进行修正。