中尺度数值预报模式广泛使用标准二维Smagorinsky方案（Standard Smagorinsky Model,简称SSM）来表征水平湍流通量输送。该方案基于涡动扩散模型构建，扩散系数由水平风形变率大小决定。该方案最初是为全球大气环流模式（GCM）而设计，相较水平湍流输送的作用，该方案在更大程度上是为了满足水平能量的耗散以维持合理的能量谱，同时保证数值的稳定性。但当SSM方案应用于中尺度模式乃至对流允许尺度模式时，该方案表现出过强的耗散作用，尤其是应用于台风模拟和预报时，导致台风强度预报过弱。同时，前人研究建议，适用于台风的水平湍流方案须考虑台风独特的涡旋流场结构，因而方案的设计应不同于随机分子扩散和与其类比的涡动扩散情形。
基于以上考虑，上海台风研究所数值预报团队将广泛应用于大涡模拟中的动态Smagorinsky模型（Dynamic Smagorinsky Model,简称DSM）引入上海台风模式（SWARMS-TC），该方案根据瞬时流场结构动态计算Smagorinsky系数，与原方案默认的固定系数相比，可产生较小的扩散系数，从而缓解过强的耗散，增强台风模拟强度。该方案的基本思想是保持次网格流场与网格尺度流场的尺度相似性，因此适用于中尺度台风模拟。测试结果表明：DSM模型可显著减小台风强度预报的偏差。该工作也为后续扩展至动态混合模型奠定了基础。
目前该研究成果在《Geophysical Research Letters》发表。研究工作受到国家重点研发计划“台风变分辨率预报模式的关键物理过程研究与示范应用”(2021YFC3000803)资助。上海台风研究所张旭研究员为第一作者兼通讯作者，合作者为上海台风研究所黄绮君助理研究员和粤港澳大湾区气象监测预警预报中心马玉龙副研究员。
论文信息：
Zhang, X., Huang, Q., & Ma, Y. (2024). A dynamic Smagorinsky model for horizontal turbulence parameterization in tropical cyclone simulation. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL110392. https://doi.org/10.1029/2024GL110392
原文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL110392
