XJRUC/CALMET及CALMET不同参数调整对达坂城—小草湖区风场预报影响

根据2009年12月、2010年1、4、7和10月00:00(世界时)的GFS预报场以及同期CMA9210下发的WMO各种常规观测资料,采用新疆气象局建立的WRF模式及其三维变分同化系统XJRUC耦合水平分辨率为1 km的CALMET诊断风场模块,对达坂城—小草湖风区70 m高度60 h以内的风场预报进行了检验。结果表明:(1)该系统在第37~60 h的风场预报水平略次于前24 h;(2)模式预报水平分辨率的提高不一定能提高风场预报水平,因地因时而异;(3)水平分辨率为3 km的XJRUC风场预报效果总体较好,其中春、秋季最佳或午后最佳;(4)水平分辨率为3 km的预报场耦合分辨率为1 km的CALMET诊断风场,对提高风场预报能力极其有限。对达坂城风区而言,只在冬季预报效果略增,其他月份两种水平分辨率几乎相当;(5)在地形陡峭和地貌复杂区域的春季大风时期,水平分辨率为9km的预报效果最佳,水平分辨率为3 km次之;(6)通过CALM ET诊断风场调整参数的几套控制性组合方案计算表明,动力学调整计算需慎用,它只在相对平坦区域的大风季节有正效应,而多数情况下为负效应;O’Brien垂直速度调整也仅在陡峭地带冬季有正效应。总体而言,在不确定天气背景对局地风特性影响条件下,CALMET诊断风场模块以不采取地形动力学调整和O’Brien垂直速度计算、只考虑地形斜坡流和FROUD数调整计算时,预报效果最佳。

基于CALMET-WRF耦合的复杂地形下导线覆冰的精细化数值模拟研究

利用耦合了WRF模式的CALMET模型,对2022年1月5—10日山西省南部中条山区导线覆冰事件的天气背景场进行了数值模拟,在评估了WRF和CALMET对气象要素的模拟效果的基础上,分别利用WRF和CALMET模拟的气象场驱动Makkonen覆冰模型,对本次导线覆冰过程进行了数值模拟,得到了如下结论:1)相比于WRF模式的模拟结果,CALMET降尺度后的气象场能更符合实际地形影响下近地面温度场和风场的分布规律,其模拟的近地面低温区(气温<0℃)范围较WRF模拟范围更大。2)CALMET的气温均方根误差整体较WRF模式减小0.5~1℃,相关系数由0.5~0.8提升至0.6~0.85;风速的均方根误差较WRF减少了1 m/s,相关系数较WRF提升0.2,说明WRF模式结合CALMET模拟气象场更加接近真实观测结果。3)利用CALMET降尺度场驱动覆冰模型能较好地反映微尺度地形下电线积冰的时空分布特征,各杆塔模拟的覆冰厚度偏差较WRF显著减小了2 mm,且降低了模式对覆冰启动的滞后时间。

CALMET模式不同参数化方案对江西省山地风场模拟的对比分析

通过降尺度模式CALMET不同参数化方案对江西山地风场测风塔风速风向模拟结果的对比分析,选取出适合山地风场模拟的最优参数化方案,并进行连续一年的模拟效果检验。结果表明:CALMET模式以不采用地形动力效应参数调整和Froude数调整,采用下坡气流效应调整和O’Brien垂直风速调整时,对江西省境内山地风场50 m以上高度层风场模拟效果最佳。最优参数化方案不仅能较好地模拟出山地风场测风塔逐时风速,并且对全年风速段分布模拟有较好的结果。CALMET模式能模拟出实际测风塔全年主导风向,但模拟与实测结果主导风向分布约有一个方位的偏差,主导风向频率有7%~8%的偏差。

CALMET时空分辨率对CALPUFF模拟浓度场的影响

采用WRF输出的逐小时1 km分辨率预报风场作为CALMET诊断模式的输入,生成不同时空分辨率的CALMET诊断风场,耦合CALPUFF得到逐分钟50 m分辨率浓度场,在此基础上分析CALMET气象场时空分辨率对浓度场的影响,并统计不同气象时空分辨率方案的计算耗时。结果表明,当风向稳定且风速较大时,较粗的时空分辨率亦能得到满意的风场和浓度场;当风向转变且风速较小时,时空分辨率对诊断风场和浓度场影响显著,不同气象方案的浓度场差异可以高达40%;风场转变期间,当CALMET的时间步长大于30 min时,加密气象网格会降低浓度场的模拟精度,时间步长越长,浓度场偏离越显著。综合考虑计算耗时和浓度场模拟准确性,推荐在大气污染事故应急预警中采用10 min时间步长和400 m网格距的CALMET气象方案。

江西山地风电场风速数值模拟方法研究

利用中尺度气象数值模式WRF和动力降尺度模式CALMET,对江西山地风电场不同高度层风速进行4个月逐时数值模拟,结合测风塔实测资料,对两种模式的模拟结果进行准确性、误差特征等方面研究,结果表明:1) WRF模式和CALMET模式均能较好地模拟出风速的日变化特征,在大风速时间段两个模式模拟误差变大,可能是由于出现台风、降雨伴随大风等天气时,WRF模式边界层方案对大风速时拖曳作用不充分造成,今后可考虑通过天气过程模拟的敏感性研究及历史数据对模拟结果进行订正。2)从各月模拟结果来看,WRF模式与CALMET模式各月模拟值与实测值间相关系数均大于0. 65,两个模式对70 m高度层模拟结果均优于对10 m高度层的模拟结果,并且CALMET模式均方根误差低于WRF模式的。3) CALMET模式在各风速段模拟效果均优于WRF模式的。两个模式在0~3 m·s-1低风速的模拟效果最优,在大风速段(> 8 m·s^(-1))模拟结果平均绝对误差最大,今后应对大风模拟结果的订正开展进一步研究。