尽管城市复杂地表非均匀性对台风边界层风场结构的影响对于防灾减灾至关重要，但目前对于此问题的认识仍非常有限。针对这一问题，中国气象局上海台风研究所依托高分辨率数值模拟技术，对台风“利奇马”登陆长三角城市群期间的城市地表过程与边界层风场结构相互作用机制开展了深入研究。

研究团队采用中尺度模型耦合多层城市冠层模式，并结合精细化城市建筑形态参数集，系统分析了城市化对台风边界层风场结构的影响。研究发现，模式能够再现台风“利奇马”的路径和强度演变特征，同时多层城市冠层模式通过显式表征建筑表面拖曳效应，显著改善了近地表风速的高估问题，尤其在强风速频次分布模拟方面表现出更高的精度(图1)。研究揭示，在台风主要影响期间，城市化导致近地表风速衰减率较台风前后时段增加约 15.5%。这主要归因于台风影响期间几乎消失的城市热岛效应，使得边界层更加稳定，垂直混合减弱，动量向下输送受阻(图2)。这一发现为理解城市化如何调控台风边界层低层风场结构提供了新的见解。该研究成果为改进台风数值模式中城市冠层过程参数化方案提供了科学依据。

图1.2019 年 8 月 9 - 11 日白天和夜间观测与模拟的10米风速频率分布

图2.(a)有城市和无城市试验动量湍流扩散系数(单位：m² s^-1)、(b)位温(单位：K)差值、(c)有城市和(d)无城市湍流动量通量(单位：m² s^-2)的时间—高度图.

本研究近期已发表在国际知名期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上。上海台风研究所敖翔宇博士为论文第一作者，余晖研究员为通讯作者，清华大学章沁雅博士生等为共同作者。上海市气象局和清华大学共建的“清华大学地球系统科学系研究生社会实践上海市气象局基地”在本次研究中发挥了重要作用。在研究过程中，上海市气象局帮助研究生深入了解气象业务和科研工作，结合实际需求开展研究。研究生则凭借其专业知识和研究能力，为基地带来了新的视角和创新思维，推动了相关项目的进展。这种产学研结合的模式实现了双方的互利共赢。本研究得到了国家自然科学联合基金以及上海市科委自然科学基金等项目的资助。

论文信息：Ao, X., Zhang, Q., Yu, H., Deng, L., & Ye, G. (2025). Numerical Simulation of Urban Impacts on Tropical Cyclone Wind Field Structures Over the Yangtze River Delta Region. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, e2024JD042648. https://doi.org/10.1029/2024JD042648.

原文链接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JD042648

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(文/初审：敖翔宇 复审：张蕾 终审：黄伟)