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台风是影响人类生产生活的重要灾害性天气系统。台风边界层一方面是台风的能量源，台风通过它与海洋的作用获得热量和水汽，另一方面摩擦力使其动能损耗，台风边界层在台风的维持、发展和消亡起着非常重要的作用。登陆阶段的台风边界层过程由于要受到显著不同的海陆下垫面、地形等作用，其结构、动力学及其发展等更为复杂。20世纪90年代以来随着大气探测技术的进步，对台风登陆时边界层运动学、热力学场的水平和垂直结构观测增多，揭示了一些新的台风边界层的结构特征，然而还需对其物理与动力学机制的更深入理解，这也是本文最主要的研究目标。
本文将利用理论分析与模拟、实际个例分析和模拟相结合的方法，对登陆台风边界层的三维动力学、热力学结构与演变过程进行了研究，希望加深理解登陆台风的边界层结构、动力学的认识。台风登陆过程中其边界层水平风场径向、切向分量都呈现出非对称结构，风场径向分量在台风离岸流一侧要比向岸流一侧大，水平风场的切向分量在海面上较大，相应台风边界层水平全风速在离岸流经过的海面上较大。登陆台风边界层非对称风场结构形成的重要原因是海陆不同的下垫面差异及其台风本身的非线性作用。一般地，陆地上较大的地面摩擦造成了较大的入流，然而海面上较小表面摩擦使得切向风的衰减比陆地上少。同时台风本身的非线性效应将最大入流平流到下游，因此登陆台风的最大入流出现在台风的离岸流一侧。随着台风登陆，其风场径向分量大小在其离岸流一侧增加，而风场切向分量大小逐渐减小，与海岸距离不同时，其边界层风场非对称结构分布不同。中心位于海岸线上的静止台风边界层中随着高度增加全风速最大值方位反气旋性旋转。切向风速最大值的方位由低层、离岸流一侧的海面上反气旋性旋转到高层、向岸流一侧的陆地上。而径向风速在低层海洋一侧为流出，陆地一侧为流入。边界层高层径向流出增大，入流减小，而入流和出流的方位与低层相比没有明显的变化。垂直运动的最大值出现在陆地一侧。登陆过程中的台风受到环境气流和靠近的陆地较大表面摩擦共同作用，台风移动的影响使得台风在登陆前和登陆时边界层低层右前方的水平风速较大，而海陆表面摩擦的差异使得离岸流一侧的海面上有一风速次极大值区。登陆后最大水平风速的最大值位于向岸流一侧靠近海岸线的海面上。在边界层高层，水平风速最大值仍然位于台风移动的右前方。
台风龙王(2005)是一个典型的登陆台风，其数值模拟结果表明在其从台湾海峡向大陆移动的阶段，边界层的热力学和运动学的结构变化明显。眼壁周围的相当位温线西密东疏，以及西侧限壁水平风速的水平梯度较大，体现了眼壁在靠近大陆一侧的结构较完整，而东侧(也即运动的后方)眼壁结构相对松散，趋于崩塌。海洋和陆地上方水汽含量存在大的差异，面台风移动的右前方向岸流水平风速较大，使得台风向岸流一侧海洋向大陆的水汽平流很强，形成了类似于能量锋的不连续界面。在此界面两侧相当位温差异大，水平风向发生强烈的气旋性转变，形成较大的正涡度带和辐合带。此界面谣侧表面潜热通量较大，而上方有大陆平流来的干冷空气，产生的不稳定有利于对流的发展。摩擦产生的垂直风切变以及对流的潜热释放使得不连续界面的正PV较大。运动和海陆粗糙度差异的共同作用使得龙王台风登陆前边界层切向风分量最大值由低层的左前方向高层的右前方转移。而径向入流最大值随高度的旋转较小，但强度减弱。台风朝向陆地一侧边界层内水平风速最大值所在高度高于背离陆地一侧。台风登陆以后水平风速明显减小，干冷空气向中心的卷入进一步加剧。地形敏感性试验说明武夷山脉对龙王台风的移动路径影响不大，只是使得台风登陆后衰减的幅度增加。当台风位于台湾海峡时，其前方的武夷山脉对其边界层结构的影响不大。当台风登陆后，武夷山脉使得台风龙王在陆地上底层的水平风速扰动增强，近海风速减小，靠近陆地一侧水平风速最大值出现的高度升高。有地形存在时冷空气向台风内核的卷入更加强烈。边界层低层地形附近形成了多组正负相间、成对出现的PV条带。