三维风场调整和诊断模式的实用研究

建立了一个质量连续性约束的风场调整和诊断模式，对深圳地区复杂下垫面条件下的边界层风场作了数值试验。模式采用变分技术和直接差分方法联合使用的方案。模式以实测资料为初始输入，对该地区的风场作了较细致的模拟分析。结果表明，模式计算性能稳定，调整后的风场能较好地体现出实际大气的流动特性。

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。

复杂地形上的低层风场特征

为了获得复杂地形上的城市地区低层风场特征,结合各个分散站点的实测风场资料,利用质量守恒风场调整模式M CF进行了三维风场模拟分析。以北京为例,对该地区低层大气的平均流动状况和局地扰动状况进行了模拟,获得了该地区流场总体平均状态和局地扰动状态的时空变化。结果表明:该地区风场季节变化主要受大尺度背景风场决定;流场的垂直分布主要由地形和背景风场共同决定。冬季流场主要受地形动力作用,而夏季则受热力作用,具有很强的局地环流;晴稳天气条件下,低层流场受地形扰动影响较强,其影响表现为水平涡旋形态,城市对涡旋产生也具有显著的影响。