Modelando los campos de viento de la capa límite de ciclones tropicales sobre océano y tierra: una evaluación comparativa
Autores: Yang, Jian; Zhao, Jiu-Wei; Tang, Ya-Nan; Duan, Zhong-Dong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelando los campos de viento de la capa límite de ciclones tropicales sobre océano y tierra: una evaluación comparativa
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Simulación precisa
Estructuras de campo de viento en la capa límite
Ciclón tropical
Peligros de viento de TC
Diseño de ingeniería
Regiones costeras
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
La simulación precisa de las estructuras del campo de viento de la capa límite es esencial para evaluar los peligros del viento de los ciclones tropicales (CT) y apoyar el diseño de ingeniería en regiones costeras. Sin embargo, los modelos existentes a menudo asumen condiciones de superficie radialmente simétricas y homogéneas, lo que lleva a una precisión limitada cerca del impacto en tierra, donde la rugosidad de la superficie varía significativamente. Este estudio realiza una evaluación exhaustiva de cuatro modelos representativos de la capa límite de CT: M95, K01, Y21a y Y21b, bajo condiciones de casos de CT tanto idealizados como reales. Los experimentos idealizados se utilizan para aclarar el papel de la advección vertical y la difusión turbulenta en la formación de la capa límite de CT, mientras que se simula el caso de impacto en tierra del tifón Mangkhut (2018) para examinar los impactos de la parametrización de la rugosidad de la superficie. Los resultados muestran que Y21a, que incorpora advección vertical no lineal, produce un fenómeno supergradiente más fuerte y realista que los modelos lineales de M95 y K01. Además, el modelo de Y21b, que tiene en cuenta coeficientes de arrastre que varían espacialmente y utiliza un sistema de coordenadas que sigue el terreno, reproduce con éxito los patrones de viento asimétricos observados en las simulaciones de WRF durante el impacto en tierra, logrando la correlación más alta (R = 0.93). Cuando se incorporan los coeficientes de arrastre que varían espacialmente en los modelos lineales, su correlación con WRF mejora notablemente en aproximadamente un 37%. Estos hallazgos destacan la necesidad de incorporar advección no lineal, turbulencia dinámica y heterogeneidad de la superficie para simulaciones de la capa límite de CT físicamente consistentes. Los resultados proporcionan una guía valiosa para mejorar los modelos de campo de viento paramétricos y mejorar las evaluaciones de peligros de viento de CT sobre terrenos costeros complejos.
Descripción
La simulación precisa de las estructuras del campo de viento de la capa límite es esencial para evaluar los peligros del viento de los ciclones tropicales (CT) y apoyar el diseño de ingeniería en regiones costeras. Sin embargo, los modelos existentes a menudo asumen condiciones de superficie radialmente simétricas y homogéneas, lo que lleva a una precisión limitada cerca del impacto en tierra, donde la rugosidad de la superficie varía significativamente. Este estudio realiza una evaluación exhaustiva de cuatro modelos representativos de la capa límite de CT: M95, K01, Y21a y Y21b, bajo condiciones de casos de CT tanto idealizados como reales. Los experimentos idealizados se utilizan para aclarar el papel de la advección vertical y la difusión turbulenta en la formación de la capa límite de CT, mientras que se simula el caso de impacto en tierra del tifón Mangkhut (2018) para examinar los impactos de la parametrización de la rugosidad de la superficie. Los resultados muestran que Y21a, que incorpora advección vertical no lineal, produce un fenómeno supergradiente más fuerte y realista que los modelos lineales de M95 y K01. Además, el modelo de Y21b, que tiene en cuenta coeficientes de arrastre que varían espacialmente y utiliza un sistema de coordenadas que sigue el terreno, reproduce con éxito los patrones de viento asimétricos observados en las simulaciones de WRF durante el impacto en tierra, logrando la correlación más alta (R = 0.93). Cuando se incorporan los coeficientes de arrastre que varían espacialmente en los modelos lineales, su correlación con WRF mejora notablemente en aproximadamente un 37%. Estos hallazgos destacan la necesidad de incorporar advección no lineal, turbulencia dinámica y heterogeneidad de la superficie para simulaciones de la capa límite de CT físicamente consistentes. Los resultados proporcionan una guía valiosa para mejorar los modelos de campo de viento paramétricos y mejorar las evaluaciones de peligros de viento de CT sobre terrenos costeros complejos.