冬奥会小海坨山赛区边界层风场大涡模拟研究

来源：高原气象杂志2018年第5期北京时间：

作者：刘郁珏;苗世光;胡非;刘玉宝

单位：中国气象局北京城市气象研究所, 北京 100089;中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC), 北京 100029;美国国家大气研究中心(NCAR), Boulder, Colorado, USA 80307

摘要：北京市延庆区小海坨山将承担2022年第24届冬季奥运会部分高山滑雪、高山速降等室外赛事。由于室外赛事对近地面风场有着极其严格要求，需要提供百米内分辨率风预报产品。目前广泛使用的高分辨率（>1 km）中尺度模式尚不能满足这一预报需求。本文基于中尺度气象模式（WRF）的大涡模拟（LES）功能，针对冬奥小海坨山地区构建在线耦合中-微尺度WRF-LES模式系统，采用四重单向嵌套将水平分辨率从中尺度1 km降至微尺度37 m，对发生在该地区2017年1月13日晴天大风个例开展边界层风场的精细模拟。结合观测，通过设计模式水平、垂直、地形分辨率及边界层方案敏感性试验，检验和评估了WRF-LES作为真实大气模拟工具在复杂地形区域的适用性。结果表明，由于LES能解析大气湍流中部分湍涡能量，相比普通中尺度模式WRF，百米或更高分辨率WRF-LES能捕捉更多大气小尺度运动特征，刻画出局地流场结构，获得更精细、准确的近地面风场信息。为实现精确模拟，模式需引入与水平分辨率相匹配的高分辨率地形高程数据，结合计算资源能力设置垂直网格距。模拟结果表明WRF-LES对复杂山地近地面风场具有超高分辨率模拟应用的潜力和价值，表现出较好的预报能力，可为冬奥会精细气象服务提供技术支持。

关键词：中尺度模式;大涡模拟;复杂地形;大气边界层;冬奥会

基金资助：国家自然科学基金项目（41705006，11472272）；北京市科技计划项目（D171100000717003）；北京市自然科学基金项目（8184074）