李宸昊，董文杰

（中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，廣東 珠海 519082）

1 引言

熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）通常指發(fā)生在熱帶及副熱帶大洋表面的、具有暖心結(jié)構(gòu)的低壓中尺度天氣系統(tǒng)。熱帶氣旋往往伴隨著強(qiáng)風(fēng)暴雨，給沿岸地區(qū)帶來(lái)風(fēng)暴潮和強(qiáng)對(duì)流天氣等氣象災(zāi)害，危及受影響地區(qū)的人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。熱帶氣旋在我國(guó)被稱作“臺(tái)風(fēng)＊”。我國(guó)是世界上遭受臺(tái)風(fēng)襲擊頻率最高、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng)以及受災(zāi)程度最大的國(guó)家之一[1]，每年平均有7.4個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸我國(guó)沿海地區(qū)。由于臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)的嚴(yán)重影響，如何對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)是一個(gè)非常重要的課題。

近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)和超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用數(shù)值模式對(duì)包括臺(tái)風(fēng)在內(nèi)的天氣系統(tǒng)進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)逐漸成為主要的預(yù)報(bào)方式。當(dāng)前臺(tái)風(fēng)模式預(yù)報(bào)主要存在兩個(gè)問題：一是模式初始場(chǎng)存在誤差，包括大氣和海洋初始狀態(tài)的誤差；二是模式本身存在的誤差，其中物理參數(shù)化方案的選擇對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果有很重要的影響。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已做過(guò)很多類似的研究。Prater等[2]使用BM（Betts-Miller）及KF（Kain-Fritsch）方案對(duì)颶風(fēng)“Irene”（艾琳）的模擬發(fā)現(xiàn)，在使用BM方案進(jìn)行的模擬中，颶風(fēng)過(guò)早地轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致其在較冷的開闊海域減弱并變性，而KF方案更準(zhǔn)確地再現(xiàn)了颶風(fēng)“Irene”的軌跡，這兩個(gè)參數(shù)化方案產(chǎn)生了不同特征的垂直加熱廓線，造成廓線的差異與模擬風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。Raju等[3]在不同初始條件下選用多種物理參數(shù)化方案配置對(duì)孟加拉灣特強(qiáng)熱帶氣旋“Nargis”（納爾吉斯）的模擬表明，隨著初始條件的延遲，模式預(yù)報(bào)在靠近海岸時(shí)更為可靠。高元勇等[4]利用MPAS-A（Model for Prediction Across Scales-Atmosphere）模式中3種積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)10個(gè)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的模擬顯示，新的TKD（Tiedtke）方案的模擬結(jié)果與觀測(cè)結(jié)果最為接近。Sun等[5]對(duì)臺(tái)風(fēng)“鲇魚”的模擬結(jié)果表明，GD（Grell-Devenyi）方 案相較 于BMJ（Betts-Miller-Janjic）方案能夠更好地還原其路徑，造成BMJ方案偏差大的原因是其對(duì)西太副高云砧的高估。李響[6]對(duì)2003—2008年20個(gè)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的模擬表明，使用KF方案得到的臺(tái)風(fēng)路徑及強(qiáng)度優(yōu)于BMJ方案及GD方案，同時(shí)指出模擬得到的環(huán)流場(chǎng)越接近觀測(cè)，模擬誤差越小。

在影響我國(guó)的臺(tái)風(fēng)中，按照路徑大致可分為3類：（1）西進(jìn)型。臺(tái)風(fēng)自菲律賓以東，加羅林群島附近洋面生成后一直向西移動(dòng)，經(jīng)過(guò)菲律賓及南海在我國(guó)海南島或越南北部地區(qū)登陸。（2）登陸型。臺(tái)風(fēng)自菲律賓以東，加羅林群島附近洋面生成后向西北方向移動(dòng)，在我國(guó)臺(tái)灣、廣東、福建和浙江一帶沿海登陸或二次登陸，登陸后逐漸減弱為熱帶低壓。（3）拋物線型。臺(tái)風(fēng)先向西北方向移動(dòng)，當(dāng)接近我國(guó)華東沿海地區(qū)時(shí)轉(zhuǎn)向東北方向行進(jìn)，向朝鮮半島和日本等地靠近，路徑呈拋物線形。在上述3種路徑分類中，登陸型對(duì)我國(guó)的影響最為嚴(yán)重[7]，如接連兩年重創(chuàng)粵港澳大灣區(qū)的臺(tái)風(fēng)“天鴿”（2017年）和臺(tái)風(fēng)“山竹”（2018年）均為此型。在氣候變化問題日益嚴(yán)重的今天，包括臺(tái)風(fēng)在內(nèi)的極端災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率越來(lái)越高[8]，對(duì)我國(guó)的影響也將增大，登陸型臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)成為重要且緊迫的課題。本文利用WRF模式（Weather Research and Forecast）對(duì)登陸型臺(tái)風(fēng)“尤特”（Utor，2001年第4號(hào)）巔峰期—登陸前的生命歷程進(jìn)行模擬。通過(guò)6組敏感性試驗(yàn)與觀測(cè)所得最佳路徑數(shù)據(jù)，探究采用不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑及強(qiáng)度模擬的影響，并從大氣環(huán)流和臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行解釋，從而探究不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)典型南海巔峰期臺(tái)風(fēng)的可預(yù)報(bào)性。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 WRF模式介紹

WRF模式是由美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）和美國(guó)國(guó)家大氣研究所（National Center for Atmospheric Research，NCAR）及多所高校、研究所和業(yè)務(wù)部門聯(lián)合研發(fā)的中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，于2000年發(fā)布，歷經(jīng)數(shù)次版本更迭，日趨完善。該模式使用Fortran90語(yǔ)言編寫，主要特點(diǎn)是采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)同化技術(shù)、功能強(qiáng)大的區(qū)域嵌套能力和完善的物理過(guò)程模擬，特別是對(duì)中尺度對(duì)流和降水的處理更為細(xì)致，因此被廣泛地應(yīng)用于包括臺(tái)風(fēng)在內(nèi)的區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究及業(yè)務(wù)應(yīng)用。該模式按照動(dòng)力框架的不同，分為用于科研的ARW模式（Advanced Research WRF）和用于業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的NMM模式（Nonhydrostatic Mesoscale Model），本文主要使用ARW模式進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 臺(tái)風(fēng)個(gè)例介紹

本文用于進(jìn)行數(shù)值模擬的臺(tái)風(fēng)“尤特”前身是2001年6月底生成于西北太平洋的季風(fēng)低壓，7月1日增強(qiáng)為熱帶低壓，此后向西北方向移動(dòng)，7月4日中午前后穿過(guò)巴士海峽進(jìn)入南海，觀測(cè)得到的最強(qiáng)風(fēng)速為35 m/s，7月6日凌晨登陸廣東省惠州市。觀測(cè)路徑如圖1所示。雖然該臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度不高，但由于其移動(dòng)路徑屬于典型華南登陸型臺(tái)風(fēng)，具有很強(qiáng)的路徑代表性，因此選取該臺(tái)風(fēng)作為研究對(duì)象。

圖1 臺(tái)風(fēng)“尤特”路徑圖（數(shù)字代表2001年7月X日臺(tái)風(fēng)中心所在位置，藍(lán)色點(diǎn)、綠色點(diǎn)和黃色點(diǎn)分別代表熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，圖源自日本氣象廳NII數(shù)據(jù)庫(kù)）

2.3 模式設(shè)置

采用WRF 3.7.1-ARW模式[9]對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”進(jìn)行模擬，初始場(chǎng)數(shù)據(jù)取自歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）提供的ERA-Interim再分析資料[10]，分辨率為0.75°×0.75°；臺(tái)風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象局（China Meteorological Administration，CMA）熱帶氣旋資料中心的CMA熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集（Best Track Data）[11]，模擬時(shí)間為臺(tái)風(fēng)“尤特”巔峰強(qiáng)度時(shí)期至登陸前的生命歷程，即2001年7月3日00時(shí)（世界時(shí)，下同）至7月7日00時(shí)，共96 h，模擬區(qū)域見圖2。為了更好地考察模式對(duì)大尺度環(huán)流場(chǎng)的模擬情況，模擬嵌套層數(shù)為2層，其中D01水平格點(diǎn)數(shù)為193×235，水平分辨率為36 km；D02水平格點(diǎn)數(shù)為433×595，水平分辨率為12 km；垂直分層采用η坐標(biāo)，共計(jì)分成高度差不相等的41層；積分步長(zhǎng)為120 s。模式配置見表1。

圖2 模式嵌套區(qū)域

表1 試驗(yàn)使用模式物理方案配置

在上述配置下，選取WRF-ARW模式6種積云對(duì)流參數(shù)化方案分別進(jìn)行模擬：

KF方案屬于質(zhì)量通量類型方案，是使用有下沉氣流和對(duì)流有效位能可移動(dòng)時(shí)間尺度的質(zhì)量通量近似的深對(duì)流和淺對(duì)流次網(wǎng)格方案。該方案在Eta模式中進(jìn)行過(guò)測(cè)試調(diào)整，采用一個(gè)含有水汽上升和下降過(guò)程的簡(jiǎn)單云模式，包括卷入和卷出，以及相對(duì)粗糙的微物理過(guò)程[12]。

BMJ方案屬于對(duì)流調(diào)整方案，源于BM對(duì)流調(diào)整方案，主要改進(jìn)處在于引入成云效率參數(shù)，并增加了一個(gè)決定大氣加熱和水汽目標(biāo)廓線的自由度。其中，淺對(duì)流調(diào)整是參數(shù)化的重要組成部分。柱狀水汽調(diào)整方案與一個(gè)充分混合廓線相關(guān)[13-14]。

GF（Grell-Freitas）集合方案運(yùn)用了多種數(shù)值模式中積云對(duì)流參數(shù)化方案的不同閉合假設(shè)和參數(shù)[15]，用統(tǒng)計(jì)學(xué)或集合概率密度函數(shù)和資料同化的方法得到最優(yōu)的積云對(duì)大尺度場(chǎng)的反饋。

OSAS（Old Simplified Arakawa-Schubert）方 案是基于由Grell[16]簡(jiǎn)化過(guò)的，帶有飽和下沉氣流的OSAS方案[17]，并參照Pan等[18]進(jìn)行深對(duì)流模擬。

Grell的G3（Grell-3）與GD方案有很多相同之處，但是不再包含集合成員間的準(zhǔn)平衡方法。與其他積云參數(shù)化方案最顯著的差異在于下沉效應(yīng)可以擴(kuò)散到周圍格點(diǎn)，具有較高的分辨率[19]。

TDK方案是由Tiedke等[20-21]結(jié)合OSAS等方案，考慮深對(duì)流、淺對(duì)流及中層對(duì)流，采用總體云模式提出的質(zhì)量通量形式的方案。

3 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”模擬情況

3.1 路徑模擬情況

在不改變表1所示物理方案配置的情況下，對(duì)采用6種不同積云對(duì)流參數(shù)化方案的臺(tái)風(fēng)“尤特”巔峰期生命歷程進(jìn)行模擬，并將其行進(jìn)路徑與觀測(cè)結(jié)果比較，結(jié)果如圖3，路徑誤差結(jié)果（在以地心為原點(diǎn)的球坐標(biāo)系下計(jì)算）匯總為圖4。

圖3 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”路徑模擬結(jié)果對(duì)比（紅色為觀測(cè)路徑，藍(lán)色為模式模擬結(jié)果）

從圖4可知，在模擬時(shí)長(zhǎng)的前24 h，各方案路徑均與觀測(cè)結(jié)果相近；在經(jīng)過(guò)巴士海峽后，KF方案和TDK方案路徑明顯偏南，BMJ方案和GF方案路徑偏北，OSAS方案和G3方案的模擬誤差不大。模擬48 h后，KF方案和TDK方案模擬的臺(tái)風(fēng)路徑偏北分量增大，模擬結(jié)果由之前的偏南轉(zhuǎn)為逐漸靠近觀測(cè)結(jié)果，BMJ方案、GF方案和OSAS方案均在接近登陸時(shí)出現(xiàn)西折，G3方案臺(tái)風(fēng)移速明顯偏慢，沒有登陸。從路徑誤差對(duì)比結(jié)果可發(fā)現(xiàn)：在模擬時(shí)段的前36 h，各方案模擬的臺(tái)風(fēng)中心位置與觀測(cè)結(jié)果誤差大部分在100 km以內(nèi)；模擬36 h后，BMJ方案的誤差開始增大，其模擬的17個(gè)時(shí)刻平均路徑誤差為194.80 km，為6個(gè)方案中的最大值，模擬效果最差；模擬60 h后，G3方案和TDK方案誤差開始增大，平均誤差分別為169.19 km和144.31 km，應(yīng)該與其移速變慢有關(guān)；OSAS方案的模擬誤差在84 h前均在100 km以下，84 h后因其路徑西折，誤差增大，平均誤差為90.31 km；KF方案和GF方案模擬誤差相對(duì)較小，平均誤差分別為75.52 km和81.96 km，模擬效果相對(duì)較好。

圖4 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”路徑模擬誤差

綜上可知，選取不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)于臺(tái)風(fēng)“尤特”的路徑模擬具有較強(qiáng)的不確定性，主要分歧點(diǎn)在臺(tái)風(fēng)通過(guò)巴士海峽進(jìn)入南海后，各方案開始出現(xiàn)偏差，其中KF方案平均路徑位置誤差最小，模擬效果最佳。

3.2 強(qiáng)度模擬情況

本文以臺(tái)風(fēng)中心附近最低氣壓表征臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度。在不改變表1所示物理方案配置的情況下，對(duì)采用6種不同積云對(duì)流參數(shù)化方案的臺(tái)風(fēng)“尤特”巔峰期生命歷程進(jìn)行模擬，將其模擬的強(qiáng)度變化與觀測(cè)結(jié)果比較，得到結(jié)果如圖5，強(qiáng)度誤差結(jié)果（觀測(cè)結(jié)果減去模式結(jié)果，數(shù)值越大代表模式結(jié)果越偏強(qiáng)）見圖6。

圖5 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”的強(qiáng)度模擬情況（黑色虛點(diǎn)線為最佳路徑數(shù)據(jù)觀測(cè)結(jié)果）

從圖6中可以看出，各方案對(duì)于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的模擬結(jié)果以模擬時(shí)間的第60 h（即7月5日12時(shí)）為界，前后出現(xiàn)明顯變化：在前60 h中，除KF方案較觀測(cè)結(jié)果偏強(qiáng)、TDK方案與觀測(cè)結(jié)果接近以外，其余方案均較觀測(cè)結(jié)果偏弱，偏弱范圍在10 hPa及以下；60 h后，各方案的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度雖有減弱趨勢(shì)，但均未能模擬出臺(tái)風(fēng)靠近海岸以及環(huán)流結(jié)構(gòu)受損造成強(qiáng)度大幅減弱的情況，其強(qiáng)度誤差均偏強(qiáng)；60～96 h（7月7日00時(shí)），各方案模擬的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度誤差均偏強(qiáng)10 hPa以上，其中偏強(qiáng)最多的KF方案達(dá)到了26.9 hPa。由此可知，不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的模擬具有較強(qiáng)的敏感性，在模擬時(shí)長(zhǎng)超過(guò)60 h后，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度誤差普遍存在偏強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖6 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”強(qiáng)度模擬誤差

4 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”模擬偏差的成因探究

已有研究表明，臺(tái)風(fēng)路徑變化主要由大尺度的駛流（引導(dǎo)氣流）及與地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)的β效應(yīng)造成的[22]，而臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度則受到西風(fēng)槽、冷空氣、中小尺度系統(tǒng)和低空急流等物理因素影響[23]。積云對(duì)流運(yùn)動(dòng)一方面間接調(diào)整質(zhì)量場(chǎng)及大尺度環(huán)流場(chǎng)，引起臺(tái)風(fēng)路徑的變化；另一方面，積云對(duì)流產(chǎn)生積云降水，釋放凝結(jié)潛熱，通過(guò)調(diào)整溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)等影響臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度[6]。由于不同積云對(duì)流參數(shù)化方案的閉合假設(shè)不同[24]，各模擬的溫度場(chǎng)和環(huán)流場(chǎng)也不盡相同，因此造成模擬結(jié)果的不同。

西北太平洋熱帶氣旋最常見的駛流是由副熱帶高壓產(chǎn)生的。在對(duì)流層中層，副熱帶高壓外圍因氣壓梯度力產(chǎn)生的引導(dǎo)氣流通常成為臺(tái)風(fēng)路徑的重要判斷依據(jù)。從各方案在500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)及風(fēng)場(chǎng)圖中可以看到（見圖7），在模擬第24 h（7月4日00時(shí)）時(shí)，各方案差別不大，均模擬出臺(tái)風(fēng)“尤特”加強(qiáng)階段的環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)：副高西伸控制我國(guó)東南沿海，臺(tái)風(fēng)“尤特”在其南緣受強(qiáng)盛東南風(fēng)引導(dǎo)氣流的影響向西北方向行進(jìn)；在模擬第48 h時(shí)，隨著東亞大槽東移南壓，副高減弱東退，KF方案、OSAS方案和TDK方案較其余3種方案副高脊線偏西，東南引導(dǎo)氣流偏強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)能夠穩(wěn)定向西北方向行進(jìn)，路徑與觀測(cè)結(jié)果的差距較??；在模擬第72 h及以后的形勢(shì)中，KF方案模擬出了副高重新西伸加強(qiáng)和大陸高壓合并的形勢(shì)，其余方案則存在東亞大槽加深阻斷副高西伸，引導(dǎo)氣流減弱，臺(tái)風(fēng)僅憑借內(nèi)力運(yùn)動(dòng)，路徑及移速趨于不確定（如BMJ方案和G3方案），以及大陸高壓偏強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)受其影響折向偏西方向運(yùn)動(dòng)（如GF方案和OSAS方案）等情況。綜上所述，在模擬時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，不同積云對(duì)流方案對(duì)大尺度環(huán)流場(chǎng)及天氣系統(tǒng)的模擬存在較大差別，對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑及移動(dòng)速度的影響較為明顯。

圖7 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案模擬臺(tái)風(fēng)“尤特”500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)疊加風(fēng)場(chǎng)（紅線為588位勢(shì)什米等高線）

圖8為模擬時(shí)間24 h、48 h、72 h和96 h時(shí)，以臺(tái)風(fēng)中心為圓心，半徑100 km以內(nèi)的核心區(qū)域平均垂直速度廓線。從圖中可以看出，模擬第24 h和48 h時(shí)，在臺(tái)風(fēng)核心區(qū)域內(nèi)，各方案在500 hPa高度層以下及以上均有較為明顯的上升運(yùn)動(dòng)，其中KF方案和TDK方案上升運(yùn)動(dòng)最明顯，有利于第二類條件不穩(wěn)定機(jī)制的維持，模擬臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度能夠維持在較高的水平；模擬第72 h和第96 h時(shí)，各方案的上升運(yùn)動(dòng)雖有減弱，但依舊維持在一定水平，其中對(duì)流層上層的上升運(yùn)動(dòng)仍然較為顯著，有利于能量的輸送，使得后期臺(tái)風(fēng)模擬強(qiáng)度偏強(qiáng)。

圖8 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”模擬不同時(shí)刻臺(tái)風(fēng)核心區(qū)垂直速度廓線

氣象學(xué)上，一般使用假相當(dāng)位溫表征氣團(tuán)的性質(zhì)及其對(duì)流穩(wěn)定性。假相當(dāng)位溫，是飽和濕空氣塊（或未飽和濕空氣塊）在絕熱上升的過(guò)程中，在氣塊本身維持飽和狀態(tài)的前提下，其所有的水汽全部凝結(jié)脫離后的位溫[25]。水汽凝結(jié)過(guò)程中會(huì)釋放潛熱，改變氣團(tuán)的溫度垂直遞減率，氣團(tuán)趨于不穩(wěn)定。不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)積云對(duì)流過(guò)程的調(diào)整使得各自模擬的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度不同。圖9展示了不同模擬時(shí)間段內(nèi)，不同積云對(duì)流參數(shù)化方案在臺(tái)風(fēng)中心半徑100 km范圍內(nèi)的核心區(qū)域平均假相當(dāng)位溫垂直廓線。圖中可以看出，在模擬的第24 h，各方案的假相當(dāng)位溫垂直廓線較為相近，在450～600 hPa高度層即對(duì)流層中層附近存在對(duì)流中性層，其以下為對(duì)流不穩(wěn)定層，其上為對(duì)流穩(wěn)定層。各方案在900 hPa至對(duì)流中性層的高度區(qū)間中均表現(xiàn)為較強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定，說(shuō)明在臺(tái)風(fēng)中心范圍區(qū)域內(nèi)，對(duì)流層中低層內(nèi)旺盛的積云對(duì)流運(yùn)動(dòng)釋放較多的凝結(jié)潛熱，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，有利于臺(tái)風(fēng)環(huán)流發(fā)展，使臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)；48 h后，各方案不穩(wěn)定層結(jié)的趨勢(shì)減弱，然而如圖7所示的上升運(yùn)動(dòng)仍然維持在較高水平，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度并未像觀測(cè)數(shù)據(jù)那樣出現(xiàn)減弱趨勢(shì)。從模擬第96 h的結(jié)果可以看出，各方案間假相當(dāng)位溫的數(shù)值差距較大，除去離岸較遠(yuǎn)的G3方案數(shù)值偏大以外，其余近岸的5種方案數(shù)值與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度成正比，說(shuō)明假相當(dāng)位溫的數(shù)值越高，氣團(tuán)蘊(yùn)含的能量越多，越有利于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的維持。

圖9 不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)臺(tái)風(fēng)“尤特”模擬不同時(shí)刻臺(tái)風(fēng)核心區(qū)假相當(dāng)位溫廓線

綜上所述，使用不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)WRF模式進(jìn)行調(diào)整，得到的臺(tái)風(fēng)模擬結(jié)果不盡相同，積云對(duì)流參數(shù)化方案的選取對(duì)于臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度的模擬有較強(qiáng)的敏感性；其中，屬于質(zhì)量通量形式的淺對(duì)流方案即KF方案及TDK方案對(duì)臺(tái)風(fēng)的模擬效果較好。

5 結(jié)果與討論

利用WRF-ARW模式中6種不同積云對(duì)流參數(shù)化方案對(duì)0104號(hào)臺(tái)風(fēng)“尤特”進(jìn)行模擬試驗(yàn)，考察該模式對(duì)影響我國(guó)最大的西北太平洋登陸型臺(tái)風(fēng)的模擬情況，并探究了不同方案對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度模擬的影響。結(jié)論如下：

（1）對(duì)于臺(tái)風(fēng)“尤特”路徑，各方案在模擬時(shí)間較短（一般為60 h以內(nèi)）的情況下，模擬結(jié)果差別不大，與觀測(cè)結(jié)果差距也較?。辉谀M時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，由于大尺度環(huán)流場(chǎng)配置發(fā)生較大差異，副高及東亞大槽的位置強(qiáng)度不同，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)在臨近登陸時(shí)路徑誤差加大。綜合比較，KF方案和GF方案總體路徑誤差最小，模擬效果最好。

（2）對(duì)于臺(tái)風(fēng)“尤特”強(qiáng)度，在前60 h內(nèi)，各方案均模擬出臺(tái)風(fēng)在發(fā)展階段的加強(qiáng)趨勢(shì)，強(qiáng)度模擬誤差均在10 hPa以內(nèi)，其中TDK方案與觀測(cè)結(jié)果最為相近，誤差最小；60 h以后，由于對(duì)流層中下層仍然有對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)存在，且上升運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)盛，各方案均未能模擬出臺(tái)風(fēng)近岸登陸并減弱的趨勢(shì)，說(shuō)明積云對(duì)流參數(shù)化在模擬時(shí)間較長(zhǎng)的情況下會(huì)使臺(tái)風(fēng)模擬強(qiáng)度偏強(qiáng)。

（3）綜合路徑及強(qiáng)度的模擬結(jié)果，可知臺(tái)風(fēng)模擬結(jié)果對(duì)模式積云對(duì)流參數(shù)化方案的選取具有較強(qiáng)的敏感性。建議在針對(duì)臺(tái)風(fēng)的模擬中，選取積云對(duì)流參數(shù)化方案采用集合預(yù)報(bào)方式，并給予KF方案和TDK方案較大的權(quán)重。

從本次控制試驗(yàn)的效果來(lái)看，在WRF模式中采用6種積云對(duì)流參數(shù)化方案在臺(tái)風(fēng)即將登陸的情況下會(huì)出現(xiàn)路徑偏離和強(qiáng)度偏強(qiáng)的態(tài)勢(shì)，鑒于WRF模式仍在不斷發(fā)展完善，更多的方案也在加入，其他方案對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響究竟如何仍有待探究。另外，WRF模式中幾大類物理參數(shù)化方案之間針對(duì)特定試驗(yàn)存在匹配關(guān)系，對(duì)于控制變量法的單獨(dú)同類方案試驗(yàn)局限性較大，未來(lái)將嘗試對(duì)不同物理參數(shù)化方案的組合展開更多研究。