地形與地表類型對臺風近地風場多尺度模擬的影響研究
發(fā)布時間：2020-12-17 11:04
臺風是影響我國沿海地區(qū)的重要災害之一,復原近地面臺風風場,研究臺風作用下結構的致災機理,為建筑物選址及抗風設計提供參考具有重要意義。臺風登陸后風向和風速主要受地形及地表類型的影響,由于實測儀器的限制,實測臺風風場資料非常稀少,數值模擬成為臺風研究的重要方法。目前土木工程領域常用WRF(Weather Research and Forecast)對臺風進行數值模擬,其側重中尺度臺風模擬,而CFD(Computation Fluid Dynamics)在近地風場的精細模擬上更有優(yōu)越性。因此本文基于這兩種方法,旨在提高臺風近地面風場的模擬精度,系統研究了地形、地表類型等因素對臺風模擬精度的影響。本文使用5種分辨率的地形數據對臺風“彩虹”、“天鴿”進行模擬,用以研究地形分辨率對WRF模擬臺風風場的影響。分析了不同分辨率的地形數據在WRF中的高程差異,及其對臺風路徑、強度的影響。對比了不同分辨率地形數據站點高程、站點10 m高度風速及臺風“天鴿”深圳站點近地面風速和風向與實測值的差異。結果表明,高分辨率地形數據能更準確代表復雜地形的高程,對臺風路徑和10 m高度風速模擬效果有改善;相同條件下,地...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
三層嵌套模擬域示意圖
4（SRTM3 s） GMTED2010/30″ GMTED2010/30″ SRTM/3″5（ASTER1 s） GMTED2010/30″ GMTED2010/30″ ASTER/1″檢驗模式模擬結果的各臺風的強度、路徑位置、10 m 高的近中心最大風速等數據來自中國氣象局熱帶氣旋資料中心[47]，站點數據來自國家站點實測數據。為了分析不同地形數據集對臺風路徑和強度的影響，主要模擬得到各臺風路徑、10 m 高度近中心最大風速、近中心最低氣壓以及 10 m 高度風速，通過比較其誤差以驗證模型結果是否有明顯不同。“彩虹”，“天鴿”的 10 m高度風速間隔為逐小時，為 2 分鐘平均風速。2.3.2 地形分析“彩虹”最內層范圍為 18.99°~22.46°N，108.99°~112.68°E。“天鴿”最內層范圍為 20.73°~23.68°N，111.21°~114.39°E。從 WRF 輸出文件中提取出第三層模擬域的海拔高度，圖 2-2 a)、b)分別為使用 GMTED30 s 模擬的“彩虹”和“天鴿”最內層嵌套域的地形。圖 2-3 以及圖 2-4 分別為“彩虹”和“天鴿”各分辨率與 GMTED30 s 的地形高程分布差異。
c) SRTM-GMTED30s d) ASTER-GMTED30s圖 2-4 “天鴿”不同分辨率下 D03 高程差從圖 2-3、圖 2-4 可知隨著地形分辨率的增加與 GMTED30s 地形的差異逐漸減小。在地形較平坦的地方（高程小于 100 m），不同分辨率的地形高差在-10~10 m，當海拔高于 100 m 地形高差主要在-（10~30）m 和 10~30 m，當地形高程較高時（1000 m 以上），低分辨率地形數據之間的差異比高分辨率地形數據差異范圍大，低分辨率地形數據之間的差異可達上百米。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺風“凡亞比”的診斷分析和數值模擬研究[J]. 李妍君,陳耀登. 氣象研究與應用. 2017(03)
[2]NUMERICAL SIMULATION STUDY ON THE RAPID INTENSIFICATION OF TYPHOON HAIKUI(1211) OFF THE SHORE OF CHINA[J]. 張勝軍,錢燕珍,黃奕武,郭建民. Journal of Tropical Meteorology. 2017(03)
[3]基于CFD技術的陡峭山體風場模擬方法研究[J]. 李磊,張立杰,陳柏緯. 氣象學報. 2016(04)
[4]基于衛(wèi)星亮溫資料同化對2009年熱帶風暴“浪卡”的數值研究[J]. 鄒力,王云峰,姜勇強,呂梅,鄒勛. 氣象科學. 2016(03)
[5]次網格地形參數化對WRF模式在復雜地形區(qū)風場模擬的影響[J]. 馬晨晨,余曄,何建軍,陳星,解晉. 干旱氣象. 2016(01)
[6]基于CFD動力降尺度的復雜地形風電場風電功率短期預測方法研究[J]. 馬文通,朱蓉,李澤椿,龔璽. 氣象學報. 2016(01)
[7]基于集合變分混合同化方法的雙臺風數值模擬[J]. 張曉慧,張立鳳,熊春暉,彭軍. 熱帶氣象學報. 2015(04)
[8]從天氣尺度到風力機尺度大氣運動的動力模擬[J]. 李軍,宋曉萍,程雪玲,胡非,朱蓉. 太陽能學報. 2015(04)
[9]三種地形數據下WRF模式風場模擬對比試驗研究[J]. 鄒振操,鄧院昌. 水電能源科學. 2015(01)
[10]復雜地形風場的精細數值模擬[J]. 程雪玲,胡非,曾慶存. 氣候與環(huán)境研究. 2015(01)
碩士論文
[1]河谷型城市風場及污染物擴散數值仿真研究[D]. 張金貴.蘭州大學 2017
本文編號：2921931
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
三層嵌套模擬域示意圖
4（SRTM3 s） GMTED2010/30″ GMTED2010/30″ SRTM/3″5（ASTER1 s） GMTED2010/30″ GMTED2010/30″ ASTER/1″檢驗模式模擬結果的各臺風的強度、路徑位置、10 m 高的近中心最大風速等數據來自中國氣象局熱帶氣旋資料中心[47]，站點數據來自國家站點實測數據。為了分析不同地形數據集對臺風路徑和強度的影響，主要模擬得到各臺風路徑、10 m 高度近中心最大風速、近中心最低氣壓以及 10 m 高度風速，通過比較其誤差以驗證模型結果是否有明顯不同。“彩虹”，“天鴿”的 10 m高度風速間隔為逐小時，為 2 分鐘平均風速。2.3.2 地形分析“彩虹”最內層范圍為 18.99°~22.46°N，108.99°~112.68°E。“天鴿”最內層范圍為 20.73°~23.68°N，111.21°~114.39°E。從 WRF 輸出文件中提取出第三層模擬域的海拔高度，圖 2-2 a)、b)分別為使用 GMTED30 s 模擬的“彩虹”和“天鴿”最內層嵌套域的地形。圖 2-3 以及圖 2-4 分別為“彩虹”和“天鴿”各分辨率與 GMTED30 s 的地形高程分布差異。
c) SRTM-GMTED30s d) ASTER-GMTED30s圖 2-4 “天鴿”不同分辨率下 D03 高程差從圖 2-3、圖 2-4 可知隨著地形分辨率的增加與 GMTED30s 地形的差異逐漸減小。在地形較平坦的地方（高程小于 100 m），不同分辨率的地形高差在-10~10 m，當海拔高于 100 m 地形高差主要在-（10~30）m 和 10~30 m，當地形高程較高時（1000 m 以上），低分辨率地形數據之間的差異比高分辨率地形數據差異范圍大，低分辨率地形數據之間的差異可達上百米。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺風“凡亞比”的診斷分析和數值模擬研究[J]. 李妍君,陳耀登. 氣象研究與應用. 2017(03)
[2]NUMERICAL SIMULATION STUDY ON THE RAPID INTENSIFICATION OF TYPHOON HAIKUI(1211) OFF THE SHORE OF CHINA[J]. 張勝軍,錢燕珍,黃奕武,郭建民. Journal of Tropical Meteorology. 2017(03)
[3]基于CFD技術的陡峭山體風場模擬方法研究[J]. 李磊,張立杰,陳柏緯. 氣象學報. 2016(04)
[4]基于衛(wèi)星亮溫資料同化對2009年熱帶風暴“浪卡”的數值研究[J]. 鄒力,王云峰,姜勇強,呂梅,鄒勛. 氣象科學. 2016(03)
[5]次網格地形參數化對WRF模式在復雜地形區(qū)風場模擬的影響[J]. 馬晨晨,余曄,何建軍,陳星,解晉. 干旱氣象. 2016(01)
[6]基于CFD動力降尺度的復雜地形風電場風電功率短期預測方法研究[J]. 馬文通,朱蓉,李澤椿,龔璽. 氣象學報. 2016(01)
[7]基于集合變分混合同化方法的雙臺風數值模擬[J]. 張曉慧,張立鳳,熊春暉,彭軍. 熱帶氣象學報. 2015(04)
[8]從天氣尺度到風力機尺度大氣運動的動力模擬[J]. 李軍,宋曉萍,程雪玲,胡非,朱蓉. 太陽能學報. 2015(04)
[9]三種地形數據下WRF模式風場模擬對比試驗研究[J]. 鄒振操,鄧院昌. 水電能源科學. 2015(01)
[10]復雜地形風場的精細數值模擬[J]. 程雪玲,胡非,曾慶存. 氣候與環(huán)境研究. 2015(01)
碩士論文
[1]河谷型城市風場及污染物擴散數值仿真研究[D]. 張金貴.蘭州大學 2017
本文編號：2921931
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