Page 211 - 《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 207
形坡度和阴影对模拟结果的影响。主要结论如下： large-eddy simulations of flow in a steep Alpine valley， Part I：
（1） 模拟的风向和风速空间分布和时间变化 Methodology， verification， and sensitivity studies［J］. Journal of
Applied Meteorology & Climatology， 45（1）： 63-86.
特征与观测一致性较好， 在山谷和山沟区域， 模拟
Chow F K， Wekker S F J D， Snyder B J， 2013. Mountain weather re‐
和观测风场都呈现出明显的日变化特征， 在海拔较
search and forecasting［M］. Netherlands： Springer Netherlands.
高区域， 风场受系统风影响更大。海拔较高站点风 Crosman E T， Horel J D， 2017. Large-eddy simulations of a Salt Lake
向的误差比海拔相对较低站点风向的误差小。海 Valley cold-air pool［J］. Atmospheric Research， 193（1）： 10-25.
拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风 Deardorff， 1972. Numerical investigation of neutral and unstable plan‐
向误差较小， 风向转换时段误差较大。各站风向绝 etary boundary layers［J］. Journal of Atmospheric Sciences， 29
-1
对误差在 10°~60°， 风速绝对误差在 0. 5~2 m·s 。 （1）： 91-115.
Deardorff， 1980. Stratocumulus-capped mixed layers derived from a 3-
可以看出， WRF-LES 模式能够呈现出复杂地形下
dimensional model［J］. Boundary Layer Meteorological， 18（4）：
局地风场的变化特征， 可作为研究山地环流的有效
495-527.
手段。 Gerber F， Besic N， Sharma V， et al， 2018. Spatial variability in snow
（2） 更新地形、 土地利用及 CLDAS 土壤湿度 precipitation and accumulation in COSMO-WRF simulations and
初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中使用 radar estimations over complex terrain［J］. The Cryosphere， 12
CLDAS 土壤湿度作为初始场后风向和 2 m 气温的 （10）： 3137-3160.
Goger B， Rotach M W， Gohm A， et al， 2018. The impact of three-di‐
改善效果最为明显， 风向绝对误差减小 4. 26°， 2 m
mensional effects on the simulation of turbulence kinetic energy
气温绝对误差减小 0. 84 ℃。更新土地利用对风速
in a major alpine valley［J］. Boundary Layer Meteorology， 168
-1
的改善效果最为明显， 绝对误差减小 0. 32 m·s 。 （4）： 1-27.
使用 STRM1 地形数据， 以及考虑地形坡度和阴影 Iacono M J， Delamere J S， Mlawer E J， et al， 2008. Radiative forcing
对短波辐射的影响后风向和风速的模拟效果都有 by long-lived greenhouse gases： calculations with the AER radia‐
不同程度改善。 tive transfer models［J］. Journal of Geophysical Research Atmo‐
sphere， 113（D13）： 1-8.
（3） CLDAS 土壤湿度较 ERA5 的土壤湿度明
Jiménez P A， Gonzálezrouco J F， Garcíabustamante E， 2010. Surface
显偏小， 较小的土壤湿度会使土壤具有低传导率或
wind regionalization over complex terrain： evaluation and analy‐
低热容量， 这种状态会导致地表温度在白天的升温 sis of a high-resolution WRF simulation［J］. Journal of Applied
幅度和夜间的降温幅度都增大， 较强幅度的白天增 Meteorology & Climatology， 49（2）： 268-287.
温垂直高度可延伸至 700~900 m， 较强幅度的夜间 Kang S L， Lenschow D H， 2014. Temporal evolution of low-level
降温垂直高度位于 200 m 以下， 与此同时， 较小的 winds induced by two-dimensional mesoscale surface heat-flux
土壤湿度也会使白天 600~900 m 以下的低层风速增 heterogeneity［J］. Boundary Layer Meteorology， 151（3）：
501-529.
大， 这些特征在山谷和山沟中更为明显。
Liu Y B， Warner T， Liu Y W， et al， 2011. Simultaneous nested mod‐
目前 CLDAS 提供的土壤湿度分辨率约 6 km，
eling from the synoptic scale to the LES scale for wind energy ap‐
对于百米级的复杂地形下风场模拟还远不够， 在以 plications［J］. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerody‐
后的工作中需要通过其他手段（如高分辨率陆面模 namics， 99（4）： 308-319.
式或水文模式）得到更为精细的土壤湿度来进一步 Liu Y J， Liu Y B， Hu F， et al， 2020. Simulation of flow fields in com‐
改善模拟结果。另外， 由于计算资源限制， 本研究 plex terrain with WRF-LES： sensitivity assessment of different
PBL treatments［J］. Journal of Applied Meteorology and Climatol‐
只选取了一次天气个例， 未来需要对不同天气形势
ogy， 59（9）： 1481-1500.
下的个例进行模拟评估。
Megan H D， 2010. Soil moisture in complex terrain： quantifying ef‐
参考文献： fects on atmosphere boundary layer flow and providing improved
surface boundary conditions for mesoscale models［D］. Califor‐
Banta R M， Gannon R T， 1995. Influence of soil moisture on simula‐ nia： University of California.
tions of katabatic flow［J］. Theory and Applied Climatology， 52 Moeng C H， 1984. A large eddy simulation model for the study of
（1）： 85-94. planetary boundary layer turbulence［J］. Journal of Atmospheric
Chen F， Dudhia J， 2001. Coupling an advanced land surface-hydrolo‐ Sciences， 41（13）： 2052-2062.
gy model with the Penn State-NCAR MM5 modeling system. Part Moeng C H， Sullivan P P， 1994. A comparison of shear and buoyancy
I： Model implementation and sensitivity［J］. Monthly Weather driven planetary boundary layer flows［J］. Journal of Atmosphere
Review， 129（4）： 569-585. Science， 51（7）： 999-1022.
Chow F K， Street R L， Rotach M W， et al， 2006. High-resolution Noh Y， Cheon W G， Hong S Y， et al， 2003. Improvement of the K-