WRF模式中参数化方案对新疆北部不同地形地区风场模拟的影响

WRF(weather research and forecasting)模式中参数化方案的选择与近地面风场的仿真模拟结果关系密切。为解决新疆北部不同地形地区风场模拟准确性的问题,采用WRF中尺度气象模式,探究4类参数化方案(边界层、微物理、陆面过程、近地面层)以及次网格地形方案对新疆北部不同地形地区风场模拟结果的影响。结果表明:每组试验均能模拟出风速的变化趋势;陆面过程RUC(rapid update cycle)方案和微物理Lin(Purdue Lin)方案对平原地区模拟结果较好,陆面过程Noah方案和微物理WSM6(WRF single moment 6 class)方案对山区地形模拟结果较好,且对于平原和山谷地形,次网格地形方案对模拟地区均能起到较好的修正作用。

陆面过程研究的现状与发展趋势

对目前陆面过程研究的现状及存在的问题进行了总结，并且提出了与边界层研究有关的几个前沿方向：①非均匀下垫面地表湍流通量的参数化及中尺度通量的参数化方法；②边界层理论在复杂地形条件下的应用，以及次网格地形对通量输送的影响；③进一步改进ＧＣＭ中冠层地表水文参数化；

WRF3.0参数化敏感性及集合预报试验

为了研究WRF模式中的参数化方案对暴雨数值模拟的影响及物理过程集合预报在WRF降水集合预报中的适用性,利用中尺度WRF3.0数值模式,将模式中的物理过程参数化方案进行组合,构造了20个集合预报成员,对2003年7月8、9日发生在江淮地区的一次降水过程进行了集合预报试验。得到:集合成员之间存在一定的不确定性,不确定性随降水量级增大而增大,最终维持在一个较高的水平;通过定量比较发现,对于0.1 mm量级降水和25 mm以上量级降水,积云对流参数化方案对降水的影响要大于行星边界层方案对降水的影响;而对于10 mm量级降水,行星边界层方案对降水的影响要大于积云参数化方案对降水的影响。对20个预报成员进行了集合平均及降水概率预报试验,结果表明,集合平均的结果要比各个成员的稳定、可靠;概率预报能够提供一些有利于降水预报的信息。

中国2003年北极海冰调查及未来北极海冰研究战略

以建立气候模式中的海冰模式为主线 ,首先回顾了国际上海冰模式发展现状和趋势 ,从现有模式机理上存在的问题说明认识海冰各物理过程的现场和实验室调查研究的关键科学问题。之后介绍了中国第二次北极科学考察中的海冰调查内容。最后结合国内调查研究能力和国际上海冰科学发展走向 ,根据国内外资料和极地海冰的客观现象 ,提出 6项战略 ,希望作为以后中国北极海冰理论和模式为背景的现场和实验室研究的方向。

船舶科研开发设计管理信息化研究

提出科研设计管理信息系统的主要开发目标,论述为实现该目标应用的主要技术手段即自动化智能化技术、角色化设计技术、参数化设计技术、数据库设计和优化技术以及界面设计技术。阐述信息系统开发的总体技术框架和信息系统的总体功能框架,介绍了系统在中国船舶及海洋工程设计研究院的应用情况和行业应用情况。经过一年的试运行,表明这个自主研发的科研设计管理信息系统是可行的,其推广应用对于提升科研设计项目计划管理、缓解人力资源紧张状况、改进分配机制、提升管理管理效率和管理水平等各个方面都将起到良好的推动作用。

陆面模式中植物根系吸水过程参数方案研究进展

根系吸水对水循环起重要调控作用,开展根系吸水过程及参数方案研究,将加深对地表水文和生物地球化学过程的理解,对提高陆面过程模型乃至气候模式的模拟能力均起到促进作用。本文简述了植物根系吸水模型的发展进程,归纳了根分布、土壤水分对根阻影响函数及根系水分再分配作用参数方案的研究概况,指出现有陆面过程模型根系吸水参数方案存在的不足,提出未来发展方向,为相关研究提供参考。

基于AutoCAD参数化设计螺纹连接件装配图的应用研究

本文介绍利用VBA(VisualBasicforApplication)对AutoCAD进行二次开发、编制螺纹连接件的参数化绘图程序 ,可按给定的参数 ,得到想要的图形。在使用AutoCAD 2 0 0 0绘制装配图时 ,可以频繁调用、绘制出各种螺纹连接件的装配图 。

基于参数化设计工程量统计方法研究

为解决建筑领域工程量统计的痛点和业主实际需求,提出了基于BIM模式下的工程量统计的具体流程和应用方法,将Dynamo的可视化编程与Excel的数据处理相结合,得到一个可以自动提取Revit模型数据并根据计算规则生成项目工程量统计表的程序。研究成果成功应用于某市旧城改造项目,验证了其有效性与准确性,充分体现了基于参数化设计的工程量统计的应用价值和广阔前景。

ANSYS软件参数化建模研究

大型通用有限元ANSYS软件在结构分析、结构优化设计等工程问题上有广泛的应用。优化设计成功与否的关键是参数化建模与形成分析文件,本文详细讨论了参数化建模的细节与注意事项以及分析文件的形成,为结构优化设计人员提供帮助。

中尺度WRF数值模式系统本地化业务试验

利用中尺度WRF数值模式及WRF三维变分同化系统,在对比试验的基础上,选取了适合本地的积云过程、微物理过程和辐射过程的方案组合;选择了NCEP/GFS作为模式的背景场;统计计算了以云南为中心的区域背景误差协方差并替换了三维变分同化系统中原有的背景误差协方差;同时,考虑模式底层高度与地面观测站高度的差异,进行了地面资料地形订正。通过上述试验研究,建立了本地化的中尺度WRF数值预报业务系统,该系统能较好地刻画本地下垫面的动力和热力状况,预报能力有明显改善。

基于Pro/E创建台阶型导管连接件的应用研究

分析了目前创建台阶型导管连接件的方法以及存在的缺陷,研究了Pro/E软件参数化设计和族表功能,以液体火箭发动机中凹台阶接头创建为例,探索在Pro/E中快速创建三维参数化凹台阶接头的新方法,提出了凹台阶接头三维模型创建流程、三维模型文件命名规则,并对三维模型的管理与使用进行了讨论。应用这种方法,能够在短时间内建立系列化台阶型导管连接件,并且一次性完成尺寸和参数检查,确保导管连接件三维模型的正确性和一致性,在发动机设计过程中,设计人员可以直接使用台阶型导管连接件三维模型进行装配,减少产品设计过程中的重复建模工作,极大提高了发动机的设计效率。

干旱、半干旱区陆-气相互作用的研究进展

对干旱、半干旱地区陆气相互作用的研究进展及发展现状做了总结,并结合近年来在干旱、半干旱地区开展的近10个有关陆气相互作用的大型野外观测试验和具有代表性的土壤水热参数化方案,分析了当前干旱区陆面过程研究中存在的问题,最后探讨了干旱区陆面过程未来的发展趋势。

SWAT模型在非点源污染研究中的应用与展望

在简要介绍非点源污染SWAT模型发展历程的基础上,论述模型数据处理及数据库建立过程,从模型适用性、参数敏感性及模型改进方面分析了模型应用研究现状,指出应在模型参数获取、减小模拟误差和短期污染过程模拟等方面加强研究以提高SWAT模型应用于非点源污染的研究水平。

中尺度WRF模式在资源环境评估领域的应用进展研究

中尺度WRF模式是由美国国家自然科学基金和NOAA共同支持的新一代中尺度预报模式和同化系统。它采用高度模块化、并行化和分层设计技术,具有更为合理的模式动力框架、先进的三维变分资料同化系统、更丰富的内部参数化方案。介绍了WRF模式的动力学框架、WRF模式的各种参数化方案、近15年来WRF模式在气候资源预报领域的应用。最后,对WRF数值模拟存在的问题进行了阐述,并展望了WRF数值模拟今后的发展趋势。

陆面过程模式研究进展——以CAS-LSM为例

陆面过程是气候系统的重要组成部分,影响大气环流和气候变化。陆面过程模式中人类活动、生物物理和生物化学过程的合理描述有助于理解陆面与大气之间相互作用机制。本文首先回顾了陆面过程模式的发展历程,陆面过程模式从最初简单的箱式模型发展到考虑了较为完备的陆面物理、化学和生物过程,正朝着精细化、集成化的方向发展。农业灌溉与施肥、干旱区河流输水、点源污染排放、城市规划实施等与生产生活密切相关的人类活动,影响陆地碳氮水循环过程及河流水生生态系统。地下水侧向流动、土壤冻融界面变化等过程改变陆气水分收支和能量平衡,影响天气气候与环境。因此,迫切需要在陆面生态水文模拟中合理表示这些过程和人类活动的作用。随后介绍了陆面过程模式CAS-LSM的研究进展及应用。陆面过程模式CAS-LSM可应用于干旱区内陆河流域模拟,定量评估河流输水的生态水文效应;结合气候系统模式,可以实现监测河流水环境特别是氮输送的变化;与区域气候模拟结合,实现城市规划实施的天气与气候效应的定量评估。

GPS/PWV资料在梅雨锋暴雨个例中的同化试验

基于WRF(Weather Research and Forecasting Model,天气预报模式)及其三维变分同化系统3DVAR,利用江苏省GPS/PWV(PWV:Precipitable Water Vapor,GPS反演得到可降水量)资料,并将其与探空资料比对订正,针对2011年6月18日梅雨锋暴雨进行3 h循环同化模拟。在降水参数化方案敏感性试验与单点同化试验基础上,设计多组试验对6 h降水量进行TS(Threat Score)评估。结果表明:(1)同化订正GPS/PWV资料对降水预报能力显著提高,特别是大雨、暴雨量级以上的预报能力;(2)降水量的RMSE(Root Mean Squared Error,均方根误差)相比控制试验均减小,CC(Correlation Coefficient,相关系数)均增大,最显著试验RMSE从19.1 mm下降到12.6 mm,CC从0.45上升到0.74;(3)NMC方法统计的背景误差协方差条件下中雨至暴雨量级TS评分均有一定程度提高,默认的背景误差协方差在大雨以上量级TS评分大幅提高。

基于数据库技术的现代活塞设计

基于UG设计平台,应用现代数据库技术原理和现代发动机活塞设计的基本理论与方法,借助Access和VC语言,对现代活塞设计方法和设计技术进行了参数化设计开发,建立了新一代活塞参数化设计数据库,实现了现代发动机活塞参数化快速准确设计的目的,从而提高了现代发动机活塞设计的效率。

不同辐射参数化方案对南京地区大雾过程数值模拟的影响

为了比较不同长、短波辐射参数化方案对江苏省大雾过程的模拟效果,本文利用WRF模式,通过设计不同长、短波辐射参数化方案,对江苏省2015年5月18—21日和12月20—21日2次典型大雾过程进行了数值模拟,讨论了模式中不同长、短波辐射参数化方案对江苏省大雾过程的模拟影响。采用平均绝对误差(MAR)、均方根误差(RMSE)、皮尔逊相关系数(r)及中国气象局颁布的雾区预报规定,评价得到不同条件的最优模拟方案。结果表明:(1)热力条件与水汽条件,模拟最优方案为长波GFDL方案与短波RRTMG方案组合。(2)动力条件,最优辐射参数化方案组合为CAM方案与FLG方案组合。(3)雾区的模拟,效果最好的方案为长波GFDL方案与短波RRTMG方案的组合。

WRF不同边界层参数化方案对重庆一次暴雨过程的模拟

利用中尺度天气预报数值模式(WRF)中的3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟了重庆2012年8月30日-9月1日的一次暴雨过程,结合同期的观测资料分析了3种不同边界层参数化方案模拟降水强度和降水落区的差异,对各方案模拟重庆区域内的降水能力进行了检验评估.通过垂直速度、水汽通量散度和相对涡度等基本物理量的诊断,对比分析了不同方案模拟降水的差异.结果表明, 3种边界层方案均能模拟出此次雨带的移动方向,但YSU方案能较好地模拟出降水落区、降水强度和降水趋势, MYJ方案模拟效果次之, ACM2方案模拟效果较差. YSU方案模拟降水的动力条件和水汽条件配置符合实际降水情况,是模拟效果较好的主要原因.

耦合风电场参数化模型的天气预报模式对风资源的评估和验证

为了验证耦合风电场参数化模型的天气预报模式(WRF-WFP)对大规模风电场风资源特性评估的准确性,以我国河北省张北县百万千瓦风能基地为研究对象,分别采用耦合与未耦合风电场参数化模型的天气预报模式开展相关的模拟试验,利用在平坦及复杂地形场区的测风塔的观测数据对风速及其概率密度函数分布以及风向进行验证分析.研究结果表明:耦合与未耦合风电场参数化模型的天气预报数值模式对风资源特性的评估均有较高的可靠性,且对平坦地形区域的模拟精确性优于山地地形区域;由于前者考虑了风电场的尾流效应,对风速预测的精确性比后者高约4.5%.该数值模式可为风能丰富地区的风电场微观选址、大规模风电场的运行特性及其对大气边界层影响的评估提供可靠的技术支撑.