Page 203 - 《高原气象》2023年第1期
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1 期 张 珊等：基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究 199
d04区域为本文研究的核心区域［图2（a）， （b）］。模 MG）（Iacono et al， 2008）、 New Thompson 微物理方
拟过程中采用的物理参数化方案包括： Rapid Radi‐ 案（Thompson et al， 2008）、 修订的MM5近地层方案
ative Transfer Model 长 波 和 短 波 辐 射 方 案（RRT‐ 以及Noah陆面过程模式（Chen and Dudhia， 2001）。
图2 d04区域原始（a， c）和更新后（b， d）的地形（a， b， 单位： m）和土地利用（c， d）分布
Fig. 2 The topography （a， b， unit： m） and land use （c， d） distribution before （a， c） and after updating （b， d） for d04
对于边界层物理方法的选择， 当模式网格距远 0. 25°×0. 25°。模拟时段为 2019 年 3 月 7 日 08:00
大于含能湍涡的长度尺度时， 所有湍流均为次网格 （北京时， 下同）至 8 日 20:00， 此时段内崇礼区域主
过程， 需要通过参数化方法来模拟湍流输送过程； 要受高压系统控制， 天气晴朗， 风速相对较小， 环
当模式网格距远小于含能湍涡长度尺度时， 模式可 流局地性强， 可用于评估 WRF-LES 对局地小尺度
以直接解析含能湍涡， 此时可使用大涡模式（LES）进 环流的模拟能力。d04 区域每 5 min 输出一次模拟
行湍流模拟（Zhou， 2014）。前者水平网格距通常在 结果。
4 km 以上， 后者水平网格距通常要求小于 100 m， 2. 2 研究区域观测资料介绍
以确保分辨率落在惯性子区。当模式网格距与含 基于冬奥会服务需求， 河北省气象局先后在崇
能湍涡的长度尺度相当时， 部分湍流可被模式直接 礼区域布设了多套自动气象观测站， 并开展三维立
解析， 另一部分仍需参数化描述， 便出现了湍流参 体气象观测试验。本文将用到的自动气象观测站
数化的“灰色区域”问题（Zhang et al， 2018）。本次 共 30套（表 2）， 其中 54304、 B3017、 B3018、 B3019、
模拟 d01 区域网格距为 7500 m， 使用一阶闭合非局 CS207 和 CS217 站地面风的测量使用标准 10 m 风
地 YSU 湍流参数化方案（Noh et al， 2003）； d04 网 向杆， 其他站分别为 3 m、 3. 5 m 或 6 m 风向杆， 部
格距为100 m， 开通大涡模拟， 使用TKE次网格闭合 分站建于房顶， 在对比检验中会存在一定系统误
方案。d02和d03网格距分别为1500 m和300 m， 位 差。崇礼站（54304）和飞鸟假日站（CS203）的激光
于湍流参数化的“灰色区域”， d02 将使用与 d01 相 雷达观测数据将用于风廓线检验。自动气象观测
同的湍流参数化方案（YSU）， d03 将使用与 d04 相 站和激光雷达的位置分布及海拔见表 2、 3 和图 2
同的大涡模拟方案。 （b）， 表 2 中的自动气象观测站按海拔从高到低排
初始和边界场使用欧洲中期天气预报中心提 序， 各站序号（1~30）分别在图2（b）中标示。海拔相
供的新一代 ERA5 再分析资料， 可作为真实的大气 对较高的观测站主要分布在云顶区域， 这些观测站
环 流 驱 动 场 ， 时 间 间 隔 为 1 h， 空 间 分 辨 率 为 的风场受地形影响相对较小， 可一定程度上代表系
