热带气旋边界层结构的精细化模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41675009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0505.大气物理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Accurate understanding of the tropical cyclone boundary layer processes is the basis of precise tropical cyclone forecast. However, due to the fact that reliable observation data of tropical cyclone boundary layer are difficult to obtain, combining the observational data and the numerical simulation data becomes an indispensable method to study the tropical cyclone boundary layer. In the past, the conventional boundary layer schemes based on Reynolds average were always used in tropical cyclone simulation, but for the incapability of this kind of schemes in simulations with resolutions higher than kilometer scales, nowadays fine-resolution tropical cyclone simulations with large eddy simulation technology has become an international hot topic. This project will first select tropical cyclone real cases which have been well covered by observation for a relatively long time, and then conduct fine-resolution large eddy simulations with these tropical cyclone real cases to investigate the impacts of different subgrid closure schemes, grid scales and vertical resolutions on the simulation results; after that, with the fine-resolution tropical cyclone large eddy simulation results, 100-m resolution tropical cyclone boundary layer meteorological elements data can be gathered to analyze the physical state and physical processes in the tropical cyclone boundary layer; at last, the modelling capacities of the large eddy simulation schemes and the conventional boundary layer schemes are evaluated in the resolution grey zone (i.e., grid resolution between about 100 and 1000 meters), the rationality of the tropical cyclone boundary layer simulation results in resolution grey zone from the two kinds of schemes will be assessed, and for the unreasonable results of the two kinds of schemes, practical methods will be proposed to circumvent their limitations.
准确认识热带气旋边界层过程是精确预报热带气旋状态的基本前提。然而由于难以获得可靠的热带气旋边界层观测数据,综合使用观测和数值模拟数据成为研究热带气旋边界层的重要手段。过去人们常使用基于雷诺平均的常规边界层方案对热带气旋进行模拟,但是由于这类方案不适用于公里尺度以上的高分辨率模拟,因此基于大涡模拟技术的热带气旋精细化模拟研究已成为国际热点。本研究将首先选取观测覆盖时间较长的热带气旋个例进行精细化大涡模拟实验,研究不同的次网格闭合方案、网格尺度及垂直分层对模拟结果的影响;随后基于热带气旋精细化大涡模拟结果,提取具有百米尺度分辨率的热带气旋边界层气象要素数据,分析热带气旋边界层中的物理状态和物理过程;最后探讨大涡模拟方案和常规边界层方案在模式分辨率灰色地带(即约一百米至一公里的区间)中的模拟能力,诊断两类方案在灰色地带中热带气旋边界层模拟结果的合理性,并针对不合理之处进一步提出可行的改善手段。

结项摘要

项目组对观测资料进行了质量控制,选取了一组热带气旋实例,随后基于这些实例研究了不同的次网格闭合方案、网格尺度及垂直分层对热带气旋模拟结果的影响,并基于大涡模拟结果提取了具有百米尺度分辨率的热带气旋边界层气象要素数据,分析了热带气旋边界层中的物理状态和物理过程,发现了台风中的龙卷风尺度涡旋,探讨了大涡模拟方案和常规边界层方案在模式分辨率灰色地带中的模拟能力,诊断了两类方案在灰色地带中热带气旋边界层模拟结果的合理性,最后提出了海气表面层通量算法改进方案。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tropical cyclone damages in Mainland China over 2005-2016: losses analysis and implications
2005-2016年中国大陆热带气旋损失:损失分析及影响
  • DOI:
    10.1007/s10668-019-00481-7
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environment, Development and Sustainability
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Hong;Xu Min;Onyejuruwa Anselem;Wang Yanjun;Wen Shanshan;Gao Andrew E.;Li Yubin
  • 通讯作者:
    Li Yubin
Measurements of turbulence transfer in the near-surface layer over the Antarctic sea-ice surface from April through November in 2016
2016年4月至11月南极海冰表面近地层湍流传递测量
  • DOI:
    10.1017/aog.2019.48
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    ANNALS OF GLACIOLOGY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Changwei;Gao, Zhiqiu;Li, Yubin
  • 通讯作者:
    Li, Yubin
Rainfall Contribution of Tropical Cyclones in the Bay of Bengal between 1998 and 2016 using TRMM Satellite Data
使用 TRMM 卫星数据计算 1998 年至 2016 年间孟加拉湾热带气旋的降雨贡献
  • DOI:
    10.3390/atmos10110699
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Atmosphere
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Uddin Md Jalal;Li Yubin;Cheung Kevin K.;Nasrin Zahan Most;Wang Hong;Wang Linlin;Gao Zhiqiu
  • 通讯作者:
    Gao Zhiqiu
Basin-wide responses of the South China Sea environment to Super Ty-phoon Mangkhut (2018)
南海全流域环境对超强台风“山竹”的响应(2018)
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.139093
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Liu Shuhong;Li Jiagen;Sun Liang;Wang Guihua;Tang Danling;Huang Ping;Yan Hong;Gao Si;Liu Chao;Gao Zhiqiu;Li Yubin;Yang Yuanjian
  • 通讯作者:
    Yang Yuanjian
Tornado-scale vortices in the tropical cyclone boundary layer: numerical simulation with the WRF-LES framework
热带气旋边界层中的龙卷风规模涡旋:利用 WRF-LES 框架进行数值模拟
  • DOI:
    10.5194/acp-19-2477-2019
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Atmospheric Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Wu Liguang;Liu Qingyuan;Li Yubin
  • 通讯作者:
    Li Yubin

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其他文献

不同边界层方案对一次华北暴雨数值模拟的敏感性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    任华荣;高志球;李煜斌;王咏薇
  • 通讯作者:
    王咏薇
2015~2018年中国代表性城市PM2.5浓度的城乡差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵 纯
数值模式中近地层湍流传输系数参数化方法改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    李煜斌;高志球;D. H. Lenschow;F. Chen
  • 通讯作者:
    F. Chen
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  • DOI:
    10.19517/j.1671-6345.20160356
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    气象科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘绕;李煜斌;高志球
  • 通讯作者:
    高志球
长三角地区夏季地表热环境的季节内和日夜变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张曼玉;王泓;杨元建;李煜斌;石涛;高志球
  • 通讯作者:
    高志球

其他文献

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热带气旋边界层大涡环流特征及其湍流通量输送效应参数化研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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