(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211078636.9 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 蓝云杰　孙迪夫　冷洪泽　宋君强　 曹小群　余意　刘柏年　赵成武　 赵娟　 (74)专利代理 机构 长沙大珂知识产权代理事务 所(普通合伙) 4323 6 专利代理师 伍志祥 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种用于超强台风的快速飞沫热通量计算 方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于超强台风的飞沫热 通量计算方法， 应用于耦合海洋 ‑大气‑波浪‑沉 积物传输模式系统， 方法包括以下步骤： 计算白 冠覆盖率WH1， 根据WH18的分段区间重新定义了风 速函数的分段区间， 利用FAS TEX数据拟合得到风 速函数， 并计算新飞沫热通量。 本发明将飞沫热 通量的加入对于 “山竹”路径模拟的影响不大， 飞 沫热通量的加入能够显著改善台风强度的模拟 结果， 飞沫热通量的加入使 得台风在水平方向的 低压结构以及风场结构发展得更充分。 权利要求书1页 说明书11页 附图8页 CN 115408868 A 2022.11.29 CN 115408868 A 1.一种用于超强台风的飞沫热通量计算方法， 应用于耦合海洋 ‑大气‑波浪‑沉积物传 输模式系统， 其特 征在于， 包括以下步骤： 计算白冠覆盖率WH18， 根据WH18的分段区间定义风速函数的分段区间， 利用FASTEX数据 拟合得到风速函数， 并计算飞沫热通 量， 所述飞沫热通 量计算方法如下： HS， sp＝ρwCw(Ts‑Teq， 100)VS(u*) 其中， Hs,sp是飞沫感热通量， HL,sp是飞沫潜热通量， fn代表单位白冠面积内的液滴生成 谱函数， u*代表摩擦速度， 其值表征海气界面上湍流脉动速度的大小， VL为计算飞沫潜热通 量的风速函数， VS为计算飞沫感热通量的风速函数， r( τf,50)代表液滴重新落入水中时的半 径， ρw是海水密度， Lv是气化潜热， Cw代表比热， Ts代表海表面温度， Teq,100是初始半径为100 毫米的液滴与环境达 到平衡时的温度。 2.根据权利要求1所述的用于超强台风的飞沫热通量计算方法， 其特征在于， 通过半径 为50微米以及10 0微米的液滴 来直接对总的飞沫热通 量进行计算。 3.根据权利要求1所述的用于超强台风的飞沫热通量计算方法， 其特征在于， 只有大气 模型和波浪模型被激活， 为计算海浪引起的热通 量提供变量。 4.根据权利要求1所述的用于超强台风的飞沫热通量计算方法， 其特征在于， 微物理过 程采用Perdue  Lin方案， 长波辐射和短波辐射均采用RRTMG方案， 最外层和次外层积云对流 采用Kain ‑Fritsch方案， 边界层参数化方案采用MYNN2.5方案， 近地面采用MYNN方案， 陆面 过程采用Un ified Noah方案， 热量 通量参数化方案采用COARE 3.5方案。 5.根据权利要求1所述的用于超强台风的飞沫热通量计算方法， 其特征在于， 白冠覆盖 率WH18的计算如下： 权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115408868 A 2一种用于超强 台风的快速飞沫热通量计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于数值计算技术领域， 尤其涉及一种用于超强台风的飞沫热通  量计算 方法。 背景技术 [0002]热带气旋TC是最恶 劣的天气系统之一， 给沿海地区带来巨大的生命和财  产损失。 准确预报TC路径和强度具有重要意义。 在过去的几十年里， 由于数  值预报模式的进步， 关 于TC路径的预报有了很大的改进， 但台风 强度的预报  仍然是一个重大难题。 TC强度预测的 困难主要来自TC内部的微物理过程过  于复杂和海气相互作用对台风影响的机制不够明 确。 [0003]海洋作为TC的主要能源， 在TC的产生和发展中发挥着重要作用， 准确  地描述海洋 与大气之间的能量交换对于预测TC强度至 关重要。 研究表明， TC  以潜热通量和感热通量的 形式从海面获取能量。 [0004]许多研究已经揭示了海洋和大气之间的热传递在TC发展中的作用。  Emanual从观 测和数值模拟两方面都提出， 来自海洋的热量传递是TC发展和  维持的主要因素； 基于此， Rotunno和Emanual阐述了风致海表热交换(WISHE)  将导致大气边界层位 温的提高， 从海面 获得的热量被积云对流重新分配后，  TC的循环将增强， 从而进一步增加TC的热传递和强 化。 上述热通量在 TC 增强中的作用与TC在穿过表层热通量高的区域时更有 可能增强， 但着 陆后总 是衰减的观察结果 一致。 [0005]海气热通量对TC的加强至关重要， 在数值模拟系统中准确描述海气 ‑海 面热通量 对提高TC预报具有 重要意义。 在目前的数值模型中， 海气界面的潜  热通量HL， int和感热通量 HS， int主要通过体通 量算法计算： [0006]HL， int＝ρ LvCqU10Δq，               (1) [0007]HS， int＝ρ CpChU10Δθ，               (2) [0008]其中ρ 是空气密度； U10为海平面以上10m处的风速； Lv为汽化潜热； Cp是空 气的比 热容； Cq和Ch分别是潜热通量和感热通量的交换系数； Δq和Δθ分别是  空气和海洋之间的 湿度和位温的差异 。 在中性分层中， Cq和Ch可以通过 公式 (3)和(4)所示。 之后， HL， int和HS， int 便可以根据数值模型中的Cq和Ch(或 z0、 zt和zq)的参数化从体通量算法(公式4)中计算出 来。 [0009] [0010] [0011]但以上介绍的计算界面热通量的方法是基于中低风速条件下的观测资料  得到说　明　书 1/11 页 3 CN 115408868 A 3