利用大涡模式模拟黄土高原地区对流边界层特征

来源：高原气象杂志2020年第3期北京时间：

作者：李雪洮;梁捷宁;郭琪;徐丽丽;张镭

单位：1. 半干旱气候变化教育部重点实验室, 兰州大学大气科学学院, 甘肃 兰州 730000;2. 新疆维吾尔自治区气候中心, 新疆 乌鲁木齐 830002

摘要：边界层湍流所引起各物理量的垂直输送在大气过程中起着重要作用。研究对流边界层特征对分析污染物扩散条件, 认识陆气间物质、 能量的输送交换机制和提高数值模式模拟能力具有重要意义。受限于目前许多地区通量观测站较少、 资料时空分辨率较低, 为了研究黄土高原地区大气边界层结构及其特征, 将中尺度气象模式WRF(The Weather Research and Forecasting Model）与大涡模式WRF Large-Eddy Simulation（WRF-LES）嵌套使用, 分析了黄土高原夏季温湿廓线情形下, 由热力驱动的边界层结构特征。结果表明: （1）WRF-LES模拟的地面风温场能较好地显示边界层典型湍流结构, 其他气象要素的模拟结果也比较符合边界层实际。（2）混合层顶所在的1000 m高度处垂直湍流强度最大, 强夹卷作用导致湍涡尺度减小且涡旋数量增多。（3）在模拟区选定的参数化方案下, 采用夏季实际粗糙度0.062 m替换模式默认值0.1 m, 发现使用实际粗糙度的模拟温度较之前低0.4 K, 与模拟区中心处的观测数据更接近, 说明采用合理的粗糙度对提高WRF-LES模拟效果有重要作用。

关键词：WRF;边界层高度;粗糙度;湍流强度;大涡模拟

基金资助：国家自然科学基金项目(41475008)