WRF-CFD Coupled Modeling Terrain-Induced Turbulence over Orchid Island

摘要

在民航安全史上，低空風切一直是飛航安全之一危害，在都普勒地面氣象雷達發展安裝後，含較多水氣之風切所造成之危害已明顯降低，然而純粹因地形產生之風切仍是影響航空安全之一顯著因素，本研究將結合WRF大氣模擬數據與CFD，WRF可提供較完整之大氣狀態作為CFD之初始條件，而CFD對於地形模型解析更具優勢，故本研究結合以上兩者進行蘭嶼島與其機場附近之環境進行大氣模擬，以了解位於蘭嶼機場附近空域之氣流對於飛行安全上之影響。 本研究以NA-706當天之大氣情況為例先進行WRF模擬，再以探空觀測資料驗證WRF模擬結果，確保模擬結果趨於真實情況。再者，利用BPI (Block Polynomial Interpolation) 方法將WRF模擬結果鑲嵌入CFD地形模型中作為其初始條件。CFD模擬將分為穩態模擬與LES非穩態模擬兩部分進行分析，先以穩態模擬了解蘭嶼機場附近空域紊流情況，再以LES模擬隨時間變化之大氣狀態。 基於上述之模擬結果，可發現冬季東北季風以持續高強度之風速吹拂，對於蘭嶼所產生之風切以空間分布的水平風切最為顯著，而非以時間變化為主。冬季蘭嶼機場位於山丘之背風側，故其風速相較於附近海面較低，因此其附近空域所產生之風切強度相對較大，此結果可利用風切強度之計算公式與渦度大小進行驗證。最後本研究繪出機場附近空域渦流產生之位置，與其隨時間變化之位置移動，藉由觀察渦流位置可了解附近之大氣紊流特性。

獎項日期	2020
原文	English
監督員	Jiun-Jih Miau (Supervisor)