边界层参数化方案对边界层热力和动力结构模拟影响的比较研究

发布时间：2021-12-10 20:57

　　本文首先利用高分辨率中尺度WRF模式,通过改变边界层参数化方案进行多组试验,评估该模式对美国北部森林地区边界层结构的模拟能力,同时比较了5种不同边界层参数化方案模拟得出的边界层热力和动力结构。结果表明：对于森林下垫面的边界层结构的模拟,除个别方案外,配合不同边界层方案的WRF模式都能成功模拟出白天对流边界层强湍流混合特征和夜间稳定边界层内强逆温、逆湿和低空急流等热力和动力结构。非局地YSU、ACM2方案在白天表现出强的湍流混合和卷夹,相比于局地MYJ、UW方案,模拟的对流边界层温度更高、湿度更低、混合层高度更高、感热通量更大,更接近实际观测,这表明在不稳定层结下考虑非局地大涡输送更为合理,但局地方案在风速和风向的预报上存在一定优势。TEMF方案得到的白天局地湍流混合强度为所有方案中最弱,混合层难以发展,无法体现对流边界层内气象要素垂直分布均匀的特点。对于夜间稳定边界层的模拟,不同参数化方案之间的差异较小,但是YSU方案在一定程度上高估了机械湍流,导致局地湍流混合偏强,从而影响了其对稳定边界层的模拟能力。5种不同边界层参数化方案对我国东北森林地区边界层的模拟差异与美国北部森林地区基本类似... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 边界层参数化方案数值模拟的研究进展
        1.2.1 边界层参数化方案对大尺度场模拟的影响
        1.2.2 边界层参数化方案对污染物扩散模拟的影响
        1.2.3 边界层参数化方案对边界层结构和气象要素场模拟的影响
    1.3 本论文的研究内容和创新点
        1.3.1 主要研究问题的提出
        1.3.2 内容安排和研究创新点
第二章 数值模式和边界层参数化方案介绍
    2.1 WRF模式介绍
    2.2 理想单气柱模式介绍
    2.3 边界层参数化方案介绍
        2.3.1 MRF边界层方案
        2.3.2 YSU边界层方案
        2.3.3 ACM2边界层方案
        2.3.4 TEMF边界层方案
        2.3.5 局地闭合边界层方案
第三章 森林下垫面条件下WRF模式对边界层结构的模拟研究
    3.1 试验设计和资料
    3.2 天气形势分析
    3.3 参数化方案对边界层结构模拟的影响
        3.3.1 物理量的垂直廓线
        3.3.2 湍流扩散系数
        3.3.3 湍流通量和摩擦速度
        3.3.4 边界层高度
    3.4 参数化方案对边界层内气象要素预报的影响
    3.5 参数化方案对东北森林地区边界层模拟的影响
    3.6 本章小结
第四章 局地参数化方案对边界层结构模拟影响的理想单气柱试验
    4.1 试验设计和资料
        4.1.1 试验设计
        4.1.2 数据资料
    4.2 天气形势分析
    4.3 参数化方案在理想单气柱模式中的对比分析
        4.3.1 白天对流边界层
        4.3.2 夜间稳定边界层
        4.3.3 边界层高度
        4.3.4 湍流动能
    4.4 本章小结
第五章 结论与讨论
参考文献
参加科研项目及发表或待发表论文目录
致谢
论文附图表


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂地形上气象场对空气质量数值模拟结果影响的研究[J]. 王颖,隆霄,余晔,左洪超,梁依玲.  大气科学. 2013(01)
[2]长江下游地区不同边界层参数化方案的试验研究[J]. 徐慧燕,朱业,刘瑞,沈杭锋,王东海,翟国庆.  大气科学. 2013(01)
[3]MYJ和YSU方案对WRF边界层气象要素模拟的影响[J]. 张碧辉,刘树华,马雁军.  地球物理学报. 2012(07)
[4]基于WRF不同边界层方案的黄土高原丘陵冬季地面气象要素日变化模拟分析[J]. 张龙,张镭,王颖,曹贤洁.  干旱气象. 2012(02)
[5]WRF-Chem中沙尘天气过程对模式分辨率及边界层方案的敏感性试验[J]. 杨贵成.  安徽农业科学. 2012(06)
[6]WRF模式对山谷城市边界层模拟能力的检验及地面气象特征分析[J]. 王颖,张镭,胡菊,张燕.  高原气象. 2010(06)
[7]边界层参数化方案对降水预报的影响[J]. 陈炯,王建捷.  应用气象学报. 2006(S1)
[8]北京地区夏季边界层结构日变化的高分辨模拟对比[J]. 陈炯,王建捷.  应用气象学报. 2006(04)
[9]一η模式中高分辨边界层方案及对降水影响的数值试验[J]. 王康康,张维桓,秦凯兵.  高原气象. 2004(05)
[10]中尺度数值模拟中的边界层多尺度湍流参数化方案[J]. 朱蓉,徐大海.  应用气象学报. 2004(05)



本文编号：3533380