2008年?yáng)|海海面WRF風(fēng)場(chǎng)和QuikSCAT風(fēng)場(chǎng)差異分析

崔琳琳，胡松

（上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，上海201306）

2008年?yáng)|海海面WRF風(fēng)場(chǎng)和QuikSCAT風(fēng)場(chǎng)差異分析

崔琳琳，胡松

（上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，上海201306）

為了分析海面風(fēng)場(chǎng)資料的實(shí)用性，利用WRF（Weather Research and Forecasting Model）模擬了2008年?yáng)|海海面風(fēng)場(chǎng)，并比較了WRF模擬結(jié)果與QuikSCAT衛(wèi)星散射計(jì)資料的差異。結(jié)果表明，兩種資料均能反映東海海面風(fēng)場(chǎng)的季節(jié)性變化特征，臺(tái)風(fēng)月風(fēng)速偏差波動(dòng)較大。分析四個(gè)臺(tái)風(fēng)個(gè)例發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臺(tái)風(fēng)較弱時(shí)，兩種風(fēng)場(chǎng)資料分布情況較一致；當(dāng)臺(tái)風(fēng)較強(qiáng)時(shí)，兩種資料均有不同程度的偏差，在近海區(qū)域，WRF模擬結(jié)果相比QuikSCAT資料更好地描述臺(tái)風(fēng)周?chē)L(fēng)場(chǎng)特征。

WRF；QuikSCAT；海面風(fēng)場(chǎng)；臺(tái)風(fēng)

1 引言

東海是我國(guó)三大邊緣海之一，海面風(fēng)場(chǎng)季節(jié)變化明顯，冬季以偏北風(fēng)為主，南部海域以東北風(fēng)為主，伴隨強(qiáng)偏北大風(fēng)；夏季東海海域以偏南風(fēng)為主，常有熱帶氣旋經(jīng)此北上。海面風(fēng)場(chǎng)對(duì)近岸流場(chǎng)影響較大，因此，模擬海流往往需要較為精確的海面風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。然而由于觀測(cè)手段的限制，很難獲得較長(zhǎng)時(shí)間序列和較大空間范圍的海面風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)資料。隨著技術(shù)發(fā)展，人們利用衛(wèi)星資料對(duì)海面風(fēng)場(chǎng)的研究越來(lái)越多[1-3]。此外，用大氣數(shù)值模式提供海面風(fēng)場(chǎng)也逐漸成為常用手段。利用大氣模式的輸出風(fēng)場(chǎng)或風(fēng)應(yīng)力等資料來(lái)驅(qū)動(dòng)海洋模式，可以得出更為精確的海洋要素的預(yù)報(bào)或后報(bào)。也有許多研究直接耦合大氣和海洋模式，在大氣子模式和海洋子模式之間通過(guò)表面風(fēng)應(yīng)力、10 m風(fēng)場(chǎng)、海表溫度等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)場(chǎng)傳遞[4-6]。

衛(wèi)星資料越來(lái)越多用到海面風(fēng)場(chǎng)同化工作中[7-8]。CHELTON等[9]利用QuikSCAT測(cè)量的10m矢量風(fēng)對(duì)北半球兩個(gè)個(gè)例進(jìn)行了預(yù)報(bào)，NCEP和ECMWF全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型結(jié)果相比于QuikSCAT觀測(cè)值相當(dāng)大地低估了風(fēng)場(chǎng)的空間變化，雖然同化了QuikSCAT觀測(cè)資料后兩個(gè)模式對(duì)10m風(fēng)場(chǎng)有所改進(jìn)，但是QuikSCAT資料包含的信息未被模式充分利用。CHEN[10]利用MM5分別同化了SSM/I和QuikSCAT衛(wèi)星資料來(lái)模擬一次颶風(fēng)過(guò)程，同化后均加強(qiáng)了氣旋強(qiáng)度，但由于SSM/I資料缺少風(fēng)向信息，同化后的效果不如QuikSCAT效果好。我國(guó)在風(fēng)場(chǎng)同化工作方面發(fā)展相對(duì)較慢，相關(guān)研究較少。劉春霞等[11]利用中尺度區(qū)域模式WRF和三維變分同化系統(tǒng)GRAPES（Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）探討了散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)資料同化對(duì)臺(tái)風(fēng)“黃蜂”三維結(jié)構(gòu)分析和預(yù)報(bào)的影響，結(jié)果顯示同化散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)資料對(duì)臺(tái)風(fēng)的大風(fēng)風(fēng)場(chǎng)分布、海面氣壓等有明顯的正效應(yīng)，但是對(duì)預(yù)報(bào)場(chǎng)改進(jìn)有限。同化資料另一來(lái)源是現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料，CHEN等[12]研究表明同化現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)風(fēng)場(chǎng)大大改進(jìn)了風(fēng)速和風(fēng)向的準(zhǔn)確性。賴(lài)珍權(quán)等[13]研究表明同化不同資料，得到的臺(tái)風(fēng)初始場(chǎng)各不相同，對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的影響也各不相同。

許多海洋模型的后報(bào)和預(yù)報(bào)需要精確的海面資料來(lái)驅(qū)動(dòng)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為將QuikSCAT衛(wèi)星資料放入WRF同化模型中可以提高風(fēng)場(chǎng)模擬效果[9-11]，但是WRF無(wú)同化模擬結(jié)果和QuikSCAT資料差異的研究較少。例如在何種情況下兩者差異最大；同化QuikSCAT風(fēng)場(chǎng)能對(duì)WRF風(fēng)場(chǎng)有多大改進(jìn)還需進(jìn)一步討論。因此本文利用中尺度氣象模式WRF模擬了2008年?yáng)|海海域全年風(fēng)場(chǎng)，并與QuikSCAT觀測(cè)資料作比較，為海洋模式利用兩種風(fēng)場(chǎng)資料提供參考。

2 資料、模式簡(jiǎn)介與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 QuikSCAT資料簡(jiǎn)介

QuikSCAT衛(wèi)星是NASA（National Aeronautics and Space Administration）在1999年發(fā)射的極軌衛(wèi)星，已于2009年11月23日停止使用。QuikSCAT具有高時(shí)空分辨率的特點(diǎn)，回歸周期為4天，軌道周期為101分鐘，軌道高度為803 km，軌道寬度達(dá)到1800 km，每天能覆蓋90%以上的地球面積。本文所采用海面風(fēng)資料為美國(guó)NASA的JPL（Jet Propulsion Laboratory）經(jīng)過(guò)處理的產(chǎn)品，主要是QuikSCAT衛(wèi)星所攜帶海面風(fēng)散射計(jì)SeaWinds收集的每日風(fēng)場(chǎng)資料，距離海面10 m。研究區(qū)域?yàn)?20.125°—125.875°E，27.375°—32.125°N，水平分辨率為0.25°×0.25°。

2.2 模式簡(jiǎn)介

WRF[14]模式是由美國(guó)研究機(jī)構(gòu)共同研究的新一代中尺度預(yù)報(bào)模式和同化系統(tǒng)。該模式分為ARW（the Advanced Research WRF）和NMM（the Nonhydrostatic Mesoscale Model）兩種，即研究用和業(yè)務(wù)用兩種形式。WRF模式為完全可壓縮以及非靜力模式，水平方向采用Arakawa C網(wǎng)格點(diǎn)，垂直方向有兩種網(wǎng)格：歐拉高度坐標(biāo)和歐拉質(zhì)量坐標(biāo)。WRF模式在時(shí)間積分方面采用三階或者四階的Runge-Kutta算法。模式提供了多種物理過(guò)程方案用于真實(shí)天氣的個(gè)案模擬，也可以用這些物理模塊組作為基本物理過(guò)程探討的理論根據(jù)。本文使用的是WRF-ARWV3.2。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文選擇東海海域作為模擬區(qū)域（見(jiàn)圖1），以（124.0°E，29.4°N）為中心，大區(qū)格點(diǎn)數(shù)為91×91，小區(qū)格點(diǎn)數(shù)為73×73，水平分辨率大區(qū)為27 km，小區(qū)為9 km，垂直方向?yàn)?7層。模式中使用的物理過(guò)程包括：邊界層過(guò)程采用YSU方案，長(zhǎng)波輻射采用RRTM方案，短波輻射采用DUDHIA方案，積云參數(shù)方案采用淺對(duì)流KAIN-FRITSCH方案，近地面層采用MONIN-OBUKHOV（M-O）方案。試驗(yàn)中初始和側(cè)邊界條件用NCEP（National Centers for Environmental Prediction）FNL全球分析資料，該資料的水平分辨率為1°×1°。

圖1 模擬區(qū)域

3 結(jié)果分析

3.1 2008年全年風(fēng)場(chǎng)月平均分布

根據(jù)2008年QuikSCAT資料和WRF模式資料選擇區(qū)域2分別計(jì)算每月風(fēng)速、風(fēng)向平均值（見(jiàn)表1），其中QuikSCAT資料風(fēng)速最大月份為1月，最小為8月，WRF資料風(fēng)速最大月份為2月，最小月份為8月，冬季風(fēng)普遍大于夏季風(fēng)，這是因?yàn)槎纠淇諝獗l(fā)頻繁，從而導(dǎo)致降溫等過(guò)程，易發(fā)生大風(fēng)天氣。圖2是兩種資料的2008年全年風(fēng)場(chǎng)月平均分布圖，1、2月兩種資料均以北風(fēng)為主，風(fēng)場(chǎng)分布較一致；3月兩種資料在風(fēng)向上出現(xiàn)一定偏差，WRF資料明顯以東北風(fēng)為主，QuikSCAT資料則是北風(fēng)；4月風(fēng)向偏差仍然存在；5月風(fēng)向偏差減小，風(fēng)速也有所減弱，整個(gè)海域受東北風(fēng)控制；6月風(fēng)向轉(zhuǎn)變，呈氣旋式分布，兩者分布情況較一致；7月兩種資料風(fēng)場(chǎng)分布基本吻合，南風(fēng)為主；8月風(fēng)速最小，整個(gè)海域呈兩種態(tài)勢(shì)，靠近沿岸風(fēng)場(chǎng)呈氣旋式分布，東南區(qū)則呈反氣旋式分布；9月風(fēng)向再次轉(zhuǎn)變，呈東北風(fēng)，兩種資料基本一致；10月相比9月沒(méi)有多大變化；11月風(fēng)向基本轉(zhuǎn)為北風(fēng)；12月北部海域受西北風(fēng)影響。整體上，兩種資料基本一致，均能反映東海海域風(fēng)場(chǎng)季節(jié)變化的細(xì)節(jié)特征。

表1 兩種資料月平均值

圖2 2008年風(fēng)場(chǎng)月平均分布

圖3是根據(jù)兩種資料制作的2008年?yáng)|海海域海面風(fēng)場(chǎng)每月風(fēng)玫瑰圖，QuikSCAT資料各月特征為：1月份第一風(fēng)向北風(fēng)的頻率大于60%，第二、三風(fēng)向均小于20%；2月份第一風(fēng)向仍是北風(fēng)，頻率減小至60%以?xún)?nèi)，第二風(fēng)向東北風(fēng)頻率大于20%，第三風(fēng)向西北風(fēng)變化不大；3月份八個(gè)方向的風(fēng)都有，第一、二、三風(fēng)向仍然是北風(fēng)、東北風(fēng)和西北風(fēng)，其中第一風(fēng)向的頻率已減少至40%以?xún)?nèi)，第二風(fēng)向頻率增大，但該方向平均風(fēng)速減??；4月份第一、二、三風(fēng)向分別為東風(fēng)、東北風(fēng)和北風(fēng)，頻率均小于30%；5月份第一風(fēng)向重新轉(zhuǎn)為北風(fēng)，第二風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)；風(fēng)向突變發(fā)生在6月份，該月第一風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，此時(shí)正是夏季風(fēng)生成時(shí)期，第二、三風(fēng)向分別為南風(fēng)和東風(fēng)，頻率均不高；7月份第一、二、三風(fēng)向分別為南風(fēng)、西南風(fēng)和東南風(fēng)，其中第一風(fēng)向頻率增大，接近40%，其它風(fēng)向頻率均在5%以?xún)?nèi)；8月份以西南風(fēng)為第一風(fēng)向，其次是東風(fēng)和西風(fēng)；9月份風(fēng)向發(fā)生轉(zhuǎn)變，第一風(fēng)向變?yōu)槲鞅憋L(fēng)，頻率超過(guò)30%，第二、三風(fēng)向分別為東風(fēng)和北風(fēng)；10、11、12月份第一風(fēng)向均為北風(fēng)，頻率依次增大，12月份高于50%，且該方向的風(fēng)速也在增大。

圖3 2008年各月風(fēng)玫瑰圖

WRF資料各月特征為：1、2月以偏北風(fēng)為主，第一風(fēng)向頻率大于50%；3月北風(fēng)減弱，第一、二風(fēng)向分別為北風(fēng)和東北風(fēng)，頻率約為20%；4、5月長(zhǎng)江口附近風(fēng)向轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，其它海域仍以東北風(fēng)為主；4月份第一風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，頻率大于20%，5月份第一風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)；6月整個(gè)海區(qū)風(fēng)向呈氣旋式轉(zhuǎn)變，該月第一風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，頻率接近20%。至7月份東海受東南風(fēng)控制，風(fēng)速有所增大，第一風(fēng)向東南風(fēng)頻率接近30%，第二、三風(fēng)向分別為南風(fēng)和西南風(fēng)；8月份該海域南部以西南風(fēng)為主，北部為東南風(fēng)，風(fēng)向變化復(fù)雜，八個(gè)方向風(fēng)向都占有一定比例，第一風(fēng)向西南風(fēng)頻率達(dá)到20%；9月海面風(fēng)場(chǎng)又發(fā)生一次突變，以東北風(fēng)為主，第一風(fēng)向東北風(fēng)頻率接近35%；10月相比于9月風(fēng)場(chǎng)變化不大，第一風(fēng)向東北風(fēng)頻率約40%；11月北部海域風(fēng)向轉(zhuǎn)為北風(fēng)，第一風(fēng)向北風(fēng)頻率約為40%；12月開(kāi)始轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，南部略呈東北風(fēng)。對(duì)比分析，兩者資料各月主要風(fēng)向基本一致，但是QuikSCAT資料第一風(fēng)向頻率略高于模擬結(jié)果，風(fēng)向的平均速度QuikSCAT資料大于模擬結(jié)果。

3.2 WRF模擬結(jié)果與QuikSCAT散射結(jié)果的差異

計(jì)算兩種資料2008年全年風(fēng)速的偏差均方差，此處的均方差為兩種資料每天相近時(shí)刻偏差（WRF-QuikSCAT）的均方差，全年風(fēng)速偏差均方差為2.87 m/s。表2是模擬的風(fēng)速與QuikSCAT散射計(jì)資料每月偏差均方差，可見(jiàn)臺(tái)風(fēng)月（6—9月）兩者風(fēng)速偏差波動(dòng)較大。

表2 模擬風(fēng)速與QuikSCAT風(fēng)速偏差均方差

4 臺(tái)風(fēng)個(gè)例分析

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)2008年有4個(gè)熱帶氣旋對(duì)東海海域影響較大（見(jiàn)圖4），分別為7號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”、8號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“鳳凰”、13號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“森拉克”、15號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“薔薇”，其中“森拉克”和“薔薇”發(fā)生在9月份，“海鷗”發(fā)生在7月份，但其在福建登陸，在地面摩擦輻合作用下逐漸減弱，對(duì)東海海域影響不及直接在海上移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)影響大，“鳳凰”位置相比海鷗更偏西。10月份至次年5月份，該海域受冷空氣影響的可能性比較大，強(qiáng)烈的冷空氣南下則有可能發(fā)展成寒潮天氣。根據(jù)歷史資料表明2008年1月、2月、4月、11月、12月各月均受不同程度的冷空氣影響，12月份爆發(fā)了一次寒潮天氣，此外入海氣旋對(duì)該海域影響也較顯著，這些均有可能導(dǎo)致兩種資料冬、夏季的差異。下面綜合考慮臺(tái)風(fēng)發(fā)展強(qiáng)度和QuikSCAT資料分布情況，選擇強(qiáng)度較強(qiáng)且QuikSCAT資料較多的時(shí)刻討論臺(tái)風(fēng)過(guò)程中兩種資料風(fēng)場(chǎng)特征。

圖4 臺(tái)風(fēng)路徑

4.1 臺(tái)風(fēng)“海鷗”個(gè)例分析

第0807號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”于7月15日（北京時(shí)）下午在菲律賓呂宋島北部以東的洋面上生成，于16日晚加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，17日發(fā)展成為臺(tái)風(fēng)，達(dá)到強(qiáng)度極值35 m/s。21時(shí)40分“海鷗”在臺(tái)灣宜蘭縣南部沿海登陸，登陸時(shí)中心最大風(fēng)力12級(jí)，中心附近的最低氣壓975 hPa。18日18時(shí)10分在福建省霞浦縣長(zhǎng)春鎮(zhèn)再次登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力10級(jí)，中心附近的最低氣壓988 hPa，登陸后很快減弱為熱帶風(fēng)暴，并逐漸轉(zhuǎn)向偏北方向移動(dòng)。19日凌晨“海鷗”進(jìn)入浙江，傍晚進(jìn)入江蘇境內(nèi)。20日凌晨進(jìn)入黃海南部海面及轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng)，強(qiáng)度減弱為熱帶低壓。

圖5是兩種資料獲得的臺(tái)風(fēng)“海鷗”在7月19日21時(shí)（UTC）左右的風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖（WRF-QuikSCAT，下同），根據(jù)2008年《熱帶氣旋年鑒》[15]記錄顯示此時(shí)“海鷗”強(qiáng)度已經(jīng)減弱，臺(tái)風(fēng)中心氣壓為998 hPa，中心風(fēng)速為17 m/s，模式模擬的近中心最大風(fēng)速為15.64 m/s，中心附近最低氣壓為995.1 hPa，QuikSCAT最大風(fēng)速為22.02 m/s，模式對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度模擬與實(shí)際強(qiáng)度較接近，最大風(fēng)速大小較實(shí)際略小，QuikSCAT資料高估了最大風(fēng)速大小，與實(shí)際偏差較大。比較風(fēng)場(chǎng)分布情況，兩種風(fēng)場(chǎng)資料大致體現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特征，在臺(tái)風(fēng)左前側(cè)風(fēng)速差異較大。

圖5 0807號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖

4.2 臺(tái)風(fēng)“鳳凰”個(gè)例分析

第0808號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“鳳凰”于7月25日（北京時(shí)）下午在西北太平洋洋面上生成，26日下午加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，27日臺(tái)風(fēng)中心轉(zhuǎn)向西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，27日夜間加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。28日6時(shí)30分“鳳凰”以強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度在臺(tái)灣花蓮南部沿海第一次登陸，22時(shí)在福建福清東瀚鎮(zhèn)再次登陸，登陸時(shí)為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，中心附近的最大風(fēng)力有12級(jí)，中心附近的最低氣壓975 hPa。登陸后，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度逐漸減弱。29日夜間，進(jìn)入江西省東北部，30日下午減弱為熱帶低壓，并轉(zhuǎn)向北移動(dòng)，最終于8月1日凌晨消失。

圖6是臺(tái)風(fēng)“鳳凰”在7月28日10時(shí)（UTC）的模擬風(fēng)場(chǎng)和相近時(shí)刻的QuikSCAT測(cè)量風(fēng)場(chǎng)的差值矢量圖，熱帶氣旋年鑒記載此刻臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)速為35 m/s，中心氣壓為970 hPa，模式輸出最大風(fēng)速為30.02 m/s，最低氣壓為974.8 hPa，QuikSCAT測(cè)得的最大風(fēng)速為31.31 m/s，兩種風(fēng)場(chǎng)資料與實(shí)際風(fēng)速均有偏差，但兩種資料吻合較好。

圖6 0808號(hào)臺(tái)風(fēng)“鳳凰”風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖

4.3 臺(tái)風(fēng)“森拉克”個(gè)例分析

第0813號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“森拉克”是于9月8日（北京時(shí)）上午在菲律賓馬尼拉以東的西北太平洋洋面上發(fā)展形成的一個(gè)熱帶低壓。生成后緩慢地向西北偏北方向移動(dòng)，9日凌晨加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴，6小時(shí)后增強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，晚間進(jìn)一步增強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)。10日下午“森拉克”轉(zhuǎn)向東北偏北移動(dòng)，強(qiáng)度加強(qiáng)至超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。14日1時(shí)50分“森拉克”在臺(tái)灣宜蘭縣北部登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力有15級(jí)，中心附近最低氣壓945 hPa。登陸后強(qiáng)度略有減弱并向南偏移，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)后向西北移動(dòng)，中午時(shí)進(jìn)入臺(tái)灣西北部海面，并持續(xù)在西北部海面緩慢移動(dòng)，再次呈逆時(shí)針打轉(zhuǎn)現(xiàn)象。15日凌晨“森拉克”在福建近海面北上，15日11時(shí)后折向東偏北向移動(dòng)，強(qiáng)度減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，16日下午減弱為熱帶風(fēng)暴，17日“森拉克”再次加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴并轉(zhuǎn)向東北。20日夜間在日本南部減弱為熱帶風(fēng)暴，隨后在日本以東的西北太平洋上轉(zhuǎn)變成溫帶氣旋后繼續(xù)向東移動(dòng)。

圖7是“森拉克”在9月16日21時(shí)（UTC）的模擬風(fēng)場(chǎng)和相近時(shí)刻的QuikSCAT風(fēng)場(chǎng)的差值矢量圖，記錄顯示其中心附近最大風(fēng)速為18 m/s，中心氣壓為995 hPa，模式模擬的最大風(fēng)速為33.07 m/s，中心氣壓為963 hPa，QuikSCAT測(cè)得最大風(fēng)速為23.07 m/s，兩種風(fēng)場(chǎng)資料均高估了臺(tái)風(fēng)中心附近的最大風(fēng)速，模式模擬的熱帶氣旋的強(qiáng)度比實(shí)際強(qiáng)得多。

圖7 0813號(hào)臺(tái)風(fēng)“森拉克”風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖

4.4 臺(tái)風(fēng)“薔薇”風(fēng)場(chǎng)比較

第0815號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“薔薇（Jangmi）”于9月24日（北京時(shí)）晚在菲律賓以東洋面上生成，強(qiáng)度發(fā)展為熱帶風(fēng)暴，25日上午加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，下午進(jìn)一步加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)。“薔薇”的風(fēng)速增大較快，27日午后中心強(qiáng)度達(dá)到了極值，近中心的最大風(fēng)速65 m/s，中心附近最低氣壓為910 hPa?！八N薇”于9月28日15時(shí)40分在臺(tái)灣宜蘭縣南澳附近登陸，登陸后強(qiáng)度減弱為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)并向南偏移，23時(shí)左右向北北西移動(dòng)，29日4時(shí)20分左右在桃園附近出海，29日8時(shí)臺(tái)風(fēng)中心減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴并在臺(tái)灣海峽北部海面突然折向北偏東方向移動(dòng)。30日8時(shí)其強(qiáng)度減弱為熱帶風(fēng)暴并又在東海向東方向移動(dòng)。

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“薔薇”到達(dá)東海海域已減弱為熱帶風(fēng)暴，根據(jù)2008年的《熱帶氣旋年鑒》，9月30日10時(shí)（UTC）中心風(fēng)速為25 m/s，中心氣壓為990 hPa，模式模擬的近中心最大風(fēng)速為21.95 m/s，近中心最低氣壓為995.8 hPa，QuikSCAT資料獲得的最大風(fēng)速為18.63 m/s，說(shuō)明模式模擬的熱帶氣旋強(qiáng)度與實(shí)際較接近，QuikSCAT對(duì)臺(tái)風(fēng)中心大風(fēng)的散射結(jié)果誤差較大。圖8是此時(shí)臺(tái)風(fēng)“薔薇”的模擬風(fēng)場(chǎng)和QuikSCAT衛(wèi)星反演風(fēng)場(chǎng)的差值矢量圖，在該海域北部海域模擬結(jié)果與QuikSCAT反演結(jié)果較接近，但是在臺(tái)風(fēng)中心附近兩者風(fēng)向差別較大，風(fēng)向最大偏差幾乎接近90°，WRF風(fēng)場(chǎng)更能表現(xiàn)臺(tái)風(fēng)氣旋性變化特征。

圖8 0815號(hào)臺(tái)風(fēng)“薔薇”風(fēng)場(chǎng)差值矢量圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用中尺度氣象模式WRF模擬了2008年?yáng)|海海面風(fēng)場(chǎng)，并將其與QuikSCAT衛(wèi)星風(fēng)場(chǎng)資料作比較，結(jié)果表明兩種資料均能反映東海海面風(fēng)場(chǎng)的季節(jié)特征，根據(jù)兩者風(fēng)速差異的均方差可見(jiàn)臺(tái)風(fēng)月（6、7、8、9月）兩者風(fēng)速偏差波動(dòng)較大。

通過(guò)分析四個(gè)臺(tái)風(fēng)個(gè)例發(fā)現(xiàn)，模式模擬的熱帶氣旋的強(qiáng)度基本與實(shí)際接近，只有對(duì)“森拉克”強(qiáng)度模擬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際強(qiáng)度；當(dāng)臺(tái)風(fēng)較弱時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心附近兩種風(fēng)場(chǎng)資料分布情況較接近；當(dāng)臺(tái)風(fēng)較強(qiáng)時(shí)，兩種資料均有不同程度的偏差,相比QuikSCAT資料，WRF風(fēng)場(chǎng)更好地反映了近海區(qū)域臺(tái)風(fēng)周?chē)L(fēng)場(chǎng)分布特征?？梢?jiàn)，將QuikSCAT風(fēng)場(chǎng)資料同化到WRF模式中在大多數(shù)情況下可以改善近海風(fēng)場(chǎng)，但是在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)下，由于QiukSCAT自身數(shù)據(jù)不夠理想，將QuikSCAT同化到WRF后的準(zhǔn)確性還需進(jìn)一步分析。在考慮為海洋模型提供風(fēng)場(chǎng)時(shí)，臺(tái)風(fēng)期間應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充其他數(shù)據(jù)來(lái)源，如海洋浮標(biāo)觀測(cè)等。

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Analysis on difference of sea surface wind field between WRF and QuikSCAT over the East China Sea of 2008

CUI Lin-lin，HU Song
(Marine Ecosystem and Environmental Laboratory,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306 China)

To analyze the practicability of sea surface wind data,we simulated the wind field over the East China Sea of 2008 using Weather Research and Forecasting Model（WRF）.The model results are compared with the QuikSCAT data.The results show that both WRF and QuikSCAT capture the detailed seasonal variation of the sea surface wind field over the East China Sea.The fluctuation of difference of wind magnitudes is large in the months affected by the typhoon.Detailed analysis of four Typhoon passages during July and September shows that：（1）under weak typhoon condition,the difference between WRF and QuikSCAT is slight;（2）under strong typhoon condition,significant difference between WRF and QuikSCAT exists in the near-shore region closing to the center of typhoon,with a better performance of WRF than that of QuikSCAT.

WRF;QuikSCAT;sea surface wind field;typhoon

book=270,ebook=270

P732

：A

：1003-0239（2012）05-0039-09

2011-11-10

上海市科委資助項(xiàng)目（09320503700）；上海市高校優(yōu)秀青年教師專(zhuān)項(xiàng)基金（B-8101-09-0237）；上海海洋大學(xué)國(guó)際合作項(xiàng)目（A-2302-11-0003）；教育部回國(guó)留學(xué)基金（D-8002-11-0109）

崔琳琳（1986-），女，碩士研究生，方向?yàn)閿?shù)值模擬。E-mail:l_n.2006@163.com