南京大学学报(自然科学版)

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超强台风“山竹”的耦合数值模拟及其微物理敏感性

王畅, 汪曙光

南京大学学报(自然科学版), 2025, 61(4): 703-716. DOI: 10.13232/j.cnki.jnju.2025.04.015

物理选项	参数化方案
长波辐射（ra_lw_physics）	RRTMG方案
短波辐射（ra_sw_physics）	RRTMG方案
表面层物理选项（sf_sfclay_physics）	Monin⁃Obukhov方案
陆面方案（sf_surface_physics）	Noah⁃MP方案
行星边界层（bl_pbl_physics）	YSU方案
积云对流（cu_physics）	无

表1 WRF物理参数化方案配置

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图1 （a）台风Mangkhut的海平面最低气压（蓝色折线，Min SLP，单位：hPa）、10 m高度处最大风速（橙色折线，Max WSP10，单位：m·s^-1）的时间演变；（b）Mangkhut（黑色实线）和模拟时段内八个浮标（彩色实线）的移动路径；（c）WRF中三层嵌套网格范围（蓝色矩形，分别以D1，D2，D3表示）
图2 2018年9月7-15日，耦合模式（蓝色）、非耦合模式输出（橙色）和观测数据（灰色）中Mangkhut的（a）Min SLP（折线，单位：hPa），（b）Max WSP10（折线，单位：m·s^-1）和（c）移动路径
图3 9月12日0时至14日12时，基于Morrison方案模拟的SST （unit：℃）的空间分布图
时间分辨率为12 h.灰色虚线代表Mangkhut的移动路径，红色方块代表Mangkhut在该时刻的位置，两条灰色相交直线分别代表Mangkhut在该时刻的前进方向及其垂直方向
图4 9月12日0时至14日12时，基于Morrison方案模拟的SSS （unit：PSU）的空间分布图
时间分辨率为12 h.灰色虚线代表Mangkhut的移动路径，红色方块代表Mangkhut在该时刻的位置，两条灰色相交直线分别代表Mangkhut在该时刻的前进方向及其垂直方向
图5 基于各试验方案与浮标观测的SST（单位：℃）和SSS（单位：PSU）的时间序列对比：（a，c）对应8651和8653号浮标位置的SST；（b，d）对应8651和8653号浮标位置的SSS
图6 2018年9月7-15日，基于不同微物理参数化方案的模式输出和观测数据中Mangkhut的（a）Min SLP（单位：hPa），（b）Max WSP10（单位：m·s^-1）和（c）移动路径
图7 各试验方案的（a）三小时累积降水量以及（b）不同方案降水量之差的时间序列，时间分辨率为3 h
图8 9月8日12时至15日0时，台风Mangkhut移动过程中各试验方案的（a） $Δ S S T ¯$ 和（b） $Δ S S S ¯$ 随时间的变化折线图，时间分辨率为6 h
图9 9月8日12时至13日0时，各试验方案的（a） $Δ S S T ¯$ 和（b） $Δ S S S ¯$ 与台风强度（以Max WSP10表示）之间关系的散点图
时间分辨率为6 h.图中斜线代表相应试验中 $Δ S S T ¯$ 或 $Δ S S S ¯$ 与 $M a x W S P 10$ 的线性拟合线
图10 9月8日12时至15日0时台风Mangkhut的（a）移动速度的时间变化图，各试验方案的（b） $Δ S S T ¯$ 及（c） $Δ S S S ¯$ 与台风移动速度之间关系的散点图
时间分辨率为6 h.图中斜线代表相应试验中 $Δ S S T ¯$ 或 $Δ S S S ¯$ 与台风移动速度的线性拟合线
图11 （a） $Δ S S T ¯$ 和（b） $Δ S S S ¯$ 的多元线性回归预测值与实际值的关系
虚线为对角线，代表回归模型的理想线
表2 各方案中，三个线性回归模型的R²与自变量间皮尔逊相关系数

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