Page 209 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 张 珊等：基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究 205
（c）］， 更新土壤湿度初始场后（CTL 试验）对应时段 16:00 风速较实况明显偏小， 更新土壤湿度初始场
误差可减小 1~3 ℃。ERA5_sm 试验模拟的 10:00 - 后此时段风速增大， 误差变小［图9（b）］。

图9 不同试验的30站平均的误差随时间变化
Fig. 9 Diurnal variation of average errors from 30 stations in different experiments

更新土地利用对风速的改善效果最为明显（CTL 布相关， 山谷和山沟的白天增温幅度和夜间降温幅
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与 LU_30s 试验比较）， 绝对误差减小 0. 32 m·s ， 度最高达6~8 ℃。在部分山顶区域地表温度白天略
对风向和 2 m 气温也有一定改善， 绝对误差分别减 有下降， 夜间略有升高， 这可能是由热量水平交换
小为 0. 33°和 0. 15 ℃。从图 9（b）可以看出， 更新土 引起的。从图 11（a）可以看出， 使用 CLDAS土壤湿
地利用后大部分时段的风速较更新前都有所减小， 度数据后， 较强幅度的白天增温垂直高度可延伸到
误差变小。另外， 更新土地利用后白天时段 2 m 气 700~900 m， 时间可从 10:00 持续到 23:00。而较强
温的模拟效果也有所改善。 幅度的夜间降温垂直高度位于 200 m 以下， 持续时
更新地形后风向和风速模拟效果都有所改善 间为02:00 -09:00。
（CTL 与 TOPO_30s 试验比较）， 绝对误差分别减小 另外， 使用 CLDAS 土壤湿度数据后， 白天除
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2. 28°和 0. 12 m·s ， 但 2 m 气温的绝对误差相比更 山顶区域， 其他大部分地区低层风速都有所增大
新前增加 0. 15 ℃。另外， 开通地形坡度和阴影对 ［图 10（c）］， 尤其在山沟和山谷中风速增大更明
辐射的影响后（CTL 与 NO_shd 试验比较）， 风向和 显， 可增大 1~2 m·s 。夜间山顶区域附近风速增
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风速的误差也分别减小1. 13°和0. 02 m·s 。 加， 而山沟、 山谷和山坡区域的风速差没有明显分
3. 3 CLDAS土壤湿度的作用 布特征（图略）。白天大部分时段风速在距离地面
通过不同试验模拟结果的对比分析（表 5）可以 600~900 m 以下的低层明显增大［图 11（b）］， 相应
看出， 模拟结果对土壤湿度的敏感性较高。土壤湿 地中层风速减小， 这可能是由于白天低层增温使边
度通过改变垂直热量输送来影响近地面层的能量 界层的湍流混合更强。
收支， 从而使得边界层风场发生改变。前面通过对 4 结论
两种初始时刻土壤湿度的比较（图 3）， 发现研究区
域内 CLDAS 土壤湿度较 ERA5 的土壤湿度明显偏 采用四重嵌套的 WRF-LES， 开展张家口崇礼
小， 较小的土壤湿度会使土壤具有低传导率或低热 复杂地形下高分辨率风场模拟试验， 并且基于地面
容量， 这就意味着使用 CLDAS 土壤湿度数据后， 自动气象站和激光雷达观测资料， 针对一次晴空高
地表温度在白天的升温和夜间的降温幅度都会增 压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气
大［图 10（a）， （b）］， 且幅度变化值的大小与地形分 个 例 模 拟 结 果 进 行 检 验 评 估 。 试 验 中 引 入 了