气象学报
氣象學報
기상학보
ACTA METEOROLOGICA SINICA
2013年
4期
677-691
,共15页
王寅钧%周明煜%徐祥德%孙绩华
王寅鈞%週明煜%徐祥德%孫績華
왕인균%주명욱%서상덕%손적화
WRF模式%近地层湍流通量%参数化%大理边界层观测资料
WRF模式%近地層湍流通量%參數化%大理邊界層觀測資料
WRF모식%근지층단류통량%삼수화%대리변계층관측자료
WRF model%Surface layer turbulent flux%Parameterization scheme%PBL tower observation
近地层湍流通量计算对于中尺度数值模式有重要意义,湍流通量的参数化是当前大气边界层研究的重要课题之一.选择青藏高原东缘大理观象台边界层通量观测系统,离线测试了WRF区域模式中的两种常用的近地层参数化方案(MM5相似理论非迭代方案A和ETA相似理论迭代方案B),并将参数化方案计算结果与边界层铁塔涡动相关法的观测值进行对比分析.在大理观象台观测场不同植被随季节交替的状况下,根据边界层铁塔4层高度风速拟合,发现近地层空气动力学粗糙度随季节变化特征明显.将拟合的空气动力学粗糙度输入模式参数化方案进行通量计算.结果表明:稳定度是影响近地层参数化方案精度的重要因素,在不稳定条件下方案B低估了动量通量,方案A优于方案B,而在稳定条件下方案A低估了动量通量,方案B优于方案A,两种方案总体来看误差不大.对于大理边界层通量观测场农田植被交替的环境条件,不同季节下垫面植被类型的差异,以及植被的稀疏对近地层参数化方案湍流通量计算结果的精度有显著影响.方案B考虑了空气动力学粗糙度z0和热量粗糙度z0h的差异,不稳定条件下感热通量计算结果在裸土或稀少植被条件下明显优于方案A.针对方案B不稳定条件下感热通量计算结果在裸土下垫面仍出现高估的现象,使用了Zeng等1998年提出的用辐射地表温度订正裸土下垫面感热能量方法后,计算结果也有明显改善.
近地層湍流通量計算對于中呎度數值模式有重要意義,湍流通量的參數化是噹前大氣邊界層研究的重要課題之一.選擇青藏高原東緣大理觀象檯邊界層通量觀測繫統,離線測試瞭WRF區域模式中的兩種常用的近地層參數化方案(MM5相似理論非迭代方案A和ETA相似理論迭代方案B),併將參數化方案計算結果與邊界層鐵塔渦動相關法的觀測值進行對比分析.在大理觀象檯觀測場不同植被隨季節交替的狀況下,根據邊界層鐵塔4層高度風速擬閤,髮現近地層空氣動力學粗糙度隨季節變化特徵明顯.將擬閤的空氣動力學粗糙度輸入模式參數化方案進行通量計算.結果錶明:穩定度是影響近地層參數化方案精度的重要因素,在不穩定條件下方案B低估瞭動量通量,方案A優于方案B,而在穩定條件下方案A低估瞭動量通量,方案B優于方案A,兩種方案總體來看誤差不大.對于大理邊界層通量觀測場農田植被交替的環境條件,不同季節下墊麵植被類型的差異,以及植被的稀疏對近地層參數化方案湍流通量計算結果的精度有顯著影響.方案B攷慮瞭空氣動力學粗糙度z0和熱量粗糙度z0h的差異,不穩定條件下感熱通量計算結果在裸土或稀少植被條件下明顯優于方案A.針對方案B不穩定條件下感熱通量計算結果在裸土下墊麵仍齣現高估的現象,使用瞭Zeng等1998年提齣的用輻射地錶溫度訂正裸土下墊麵感熱能量方法後,計算結果也有明顯改善.
근지층단류통량계산대우중척도수치모식유중요의의,단류통량적삼수화시당전대기변계층연구적중요과제지일.선택청장고원동연대리관상태변계층통량관측계통,리선측시료WRF구역모식중적량충상용적근지층삼수화방안(MM5상사이론비질대방안A화ETA상사이론질대방안B),병장삼수화방안계산결과여변계층철탑와동상관법적관측치진행대비분석.재대리관상태관측장불동식피수계절교체적상황하,근거변계층철탑4층고도풍속의합,발현근지층공기동역학조조도수계절변화특정명현.장의합적공기동역학조조도수입모식삼수화방안진행통량계산.결과표명:은정도시영향근지층삼수화방안정도적중요인소,재불은정조건하방안B저고료동량통량,방안A우우방안B,이재은정조건하방안A저고료동량통량,방안B우우방안A,량충방안총체래간오차불대.대우대리변계층통량관측장농전식피교체적배경조건,불동계절하점면식피류형적차이,이급식피적희소대근지층삼수화방안단류통량계산결과적정도유현저영향.방안B고필료공기동역학조조도z0화열량조조도z0h적차이,불은정조건하감열통량계산결과재라토혹희소식피조건하명현우우방안A.침대방안B불은정조건하감열통량계산결과재라토하점면잉출현고고적현상,사용료Zeng등1998년제출적용복사지표온도정정라토하점면감열능량방법후,계산결과야유명현개선.
