1. 本选题研究的目的及意义
热带气旋作为一种极具破坏力的自然灾害，其带来的强风、暴雨以及风暴潮等灾害性天气严重威胁着沿海地区人民的生命和财产安全。
热带气旋边界层作为大气与海洋动量、热量和水汽交换的核心区域，其内部的精细结构和动力过程对热带气旋的强度和路径预报至关重要。
龙卷尺度涡旋作为热带气旋边界层中普遍存在的一种中小尺度涡旋结构，对动量下传、水汽输送以及热带气旋发展和路径变化具有重要影响。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来，国内外学者对热带气旋边界层龙卷尺度涡旋开展了一系列研究，取得了一些重要进展。
国内方面，学者们主要利用观测资料分析和数值模拟方法对龙卷尺度涡旋的特征和生成机制进行了初步探讨。
例如，利用多普勒雷达观测资料，分析了登陆热带气旋边界层龙卷尺度涡旋的强度、尺度和分布特征；采用中尺度数值模式，研究了不同环境场条件下龙卷尺度涡旋的生成和发展过程。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本研究将利用大涡模拟技术，对热带气旋边界层龙卷尺度涡旋展开精细化数值模拟研究，并结合涡旋识别与追踪算法，分析其结构特征、演变规律以及生成维持机制。
具体研究内容如下：
1.构建高分辨率热带气旋大涡模拟数据集:采用适用于热带气旋模拟的大涡模拟模式，设计合理的模拟方案，构建包含精细龙卷尺度涡旋结构的高分辨率热带气旋数据集。
2.分析热带气旋边界层结构特征:基于模拟数据，分析热带气旋边界层的平均风场结构、湍流强度分布等特征，确定边界层高度，为龙卷尺度涡旋的识别和分析提供背景场信息。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用数值模拟为主、理论分析为辅的研究方法，具体步骤如下：
1.选取合适的数值模式:根据研究目标和内容，选取能够模拟热带气旋边界层精细结构和龙卷尺度涡旋的大涡模拟模式。
2.设计模拟方案:根据所选模式的特点和研究目标，设计合理的模拟方案，包括模拟区域大小、网格分辨率、边界条件设置、模拟时间长度等。
3.运行数值模拟:利用高性能计算平台，运行数值模拟，获取高分辨率的热带气旋边界层模拟数据，并对模拟结果进行初步分析和评估。
5. 研究的创新点
本研究预期在以下几个方面取得创新性成果：
1.高分辨率模拟:采用先进的大涡模拟技术，构建高分辨率热带气旋边界层数据集，精细化模拟龙卷尺度涡旋的结构特征和演变过程，为深入理解其动力机制提供更准确的数据基础。
2.涡旋识别与追踪:结合先进的涡旋识别与追踪算法，系统分析龙卷尺度涡旋的生命史特征，包括生成时间、消散时间、运动轨迹、强度变化等，为揭示其生成维持机制提供新的视角。
3.生成维持机制探讨:深入探讨龙卷尺度涡旋的生成机理和维持机制，分析其与环境场的能量交换过程，以及环境因子（如风切变、海面温度等）对龙卷尺度涡旋生成和发展的影响，为提高热带气旋预报的准确性提供理论依据。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 钟科, 舒文, 王晨曦, 等. 强台风“天鸽” (2017) 近地面大风的数值模拟研究[J]. 气象学报, 2020, 78(5): 787-805.
[2] 蒙伟光, 许娈, 崔晓鹏. 近地层粗糙度对台风边界层结构影响的大涡模拟[J]. 热带气象学报, 2021, 37(4): 572-582.
[3] 鲍娇婧, 罗京佳, 赵坤. 基于大涡模拟的台风边界层风场特征和湍流结构分析[J]. 气象学报, 2022, 80(4): 763-780.
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