基于WRF不同边界层方案的陕西气象要素预报检验

利用陕西省区域数值模式系统,通过对比WRF中两种大气边界层方案(MJY和YSU),对陕西省2021年7月地面和高空要素预报开展了对比试验。结果表明:地面要素预报上,MYJ方案的24 h累积降水量预报的空报率和漏报率都更低,TS评分更高,预报效果更好,逐小时降水量预报的BIAS评分随预报时效的增加变化更小,空报率、漏报率和TS评分也整体优于YSU方案,表明MYJ方案对降水预报的稳定性更好。两个方案的2 m温度和10 m风场预报存在正偏差,2 m比湿预报存在负偏差,即预报场的温度偏高、风速偏大、湿度偏干,YSU方案在2 m温度和10 m风场预报上效果更好,而MYJ方案在2 m比湿预报上效果更好。高空要素预报上,两个方案在各个高度层上对各个要素的预报各有优劣,其中YSU方案在高空风速预报上较MYJ方案更稳定。

不同边界层方案在短期天气模拟中的精度评估

利用中尺度气象模式WRF中不同闭合方法的两种边界层参数化方案(MYJ,YSU)模拟了吉林西部地区2017年7月7日至7月8日的2 m温度和10 m风速的变化,利用相关系数、均方根误差、平均偏差和平均误差等方法将模拟结果与吉林西部6个气象站点的实际观测资料进行对比分析.结果表明:局地闭合方案MYJ和非局地闭合方案YSU能很好地模拟出吉林西部风、温随时间变化的特征;其中MYJ边界层方案模拟2 m气温的结果与实测结果更为接近,模拟精度要高于YSU方案;在10 m风速的模拟中,两种方案模拟结果均大于实测风速,非局地闭合方案YSU模拟结果与实测数据偏差更小,精度更高.

临界理查森数对不稳定状态下边界层模拟的影响

在边界层参数化方案中,临界理查森数可以用来判断湍流状态和计算边界层高度。大部分模式会将临界理查森数设置为常数,但实际上它会发生改变。基于WRF(weather research and forecasting)中尺度数值预报模式和YSU(Yonsei University)边界层参数化方案(以下简称WRF/YSU),以一次夏季的晴好天气过程为背景,研究了当临界理查森数发生变化,会对气象场和边界层湍流产生的影响。结果表明:当临界理查森数增加时,大范围区域的边界层的高度会增加。在时空上能够体现出来。在空间上,边界层高度分布不均。从时间上看,在下午边界层高度受到的影响最大;理查森数的临界值增加,湍流扩散系数也增大,水汽混合比增加,并且地面热通量总体增大,使边界层高度增大;YSU方案中湍流扩散方程由一个局部项、一个非局部项和一个夹卷项组成。对于热通量,夹卷项对总热通量的贡献与局部项和非局部项的贡献相当。对于水汽和动量通量,局地项及夹卷通量项在边界层中最大。