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申请/专利权人：中国气象科学研究院

摘要：本发明公开了一种台风环境下灰区分辨率的尺度适应边界层参数化方法，旨在提高灰区分辨率条件下对台风边界层湍流运动的表述能力，其在实施时包括利用高精度大涡旋模拟台风边界层的湍流通量特性、分离和提取不同灰区分辨率下的可分辨和次网格尺度湍流通量并分析次网格尺度湍流通量随网格尺度的变化特征、拟合灰区分辨率下适用于台风边界层的尺度依赖函数、将所得尺度依赖函数应用于数值天气预报模式的尺度适应边界层参数化方案中并改进对湍流过程的描述、通过数值试验验证改进后参数化方案的有效性等步骤。本发明方法能更实际地模拟复杂的台风边界层环境，提高参数化方案的物理合理性，为提高台风数值模拟和预报的精细化水平提供科学依据。

主权项：1.一种台风环境下灰区分辨率的尺度适应边界层参数化方法，用于提高台风环境下当天气数值预报模式的分辨率处于与湍流特征尺度相当的灰区分辨率条件时台风边界层对湍流运动的表述能力，进而提升台风模拟的准确性和精细化预测能力，其特征在于，所述方法在实施时至少包括如下步骤：SS1.选择若干不同台风个例并针对每一个例进行高精度大涡模拟，并将其作为台风边界层参数化的基准，通过设定初始条件和边界条件，模拟台风边界层在不同发展阶段以及不同区域的湍流通量特性；SS2.采用空间滤波方法对基准高精度台风大涡模拟的输出数据进行处理，生成多个适应不同灰区分辨率的台风边界层模拟结果，分离并提取不同灰区分辨率模拟结果中的可分辨湍流通量及次网格尺度湍流通量，分析次网格尺度湍流通量中不同发展阶段以及不同区域的局地湍流通量和非局地湍流通量随灰区分辨率网格尺度的变化特征；SS3.基于次网格尺度局地及非局地湍流通量随灰区分辨率网格尺度的变化特征，采用相似度函数并基于台风大涡模拟灰区分辨率处理后得到的数据，回归分析并拟合得到适用于台风边界层的由边界层高度和水平分辨率估计的尺度依赖函数，以识别量化并描述预测灰区分辨率下台风边界层中次网格尺度局地及非局地湍流通量随灰区分辨率网格尺度的变化特征；SS4.将通过回归分析拟合得到的灰区分辨率下台风边界层尺度依赖函数应用于天气数值预报模式的尺度适应边界层参数化方案中，改进模式中已有尺度适应边界层参数化方案中对次网格湍流与可分辨湍流的处理关系，使边界层参数化方案能够自动适应台风环境下灰区分辨率网格尺度的变化；SS5.在天气数值预报模式中针对台风个例设计并执行若干不同灰区分辨率下的数值试验，并将基于灰区分辨率下台风边界层尺度依赖函数的模拟结果与基准高精度台风大涡模拟结果进行对比分析，以验证基于灰区分辨率下台风边界层尺度依赖函数的尺度适应边界层参数化方案的有效性。

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