基于WRF 不同边界层方案的黄土高原丘陵冬季地面气象要素日变化模拟分析

干旱气象 ›› 2012, Vol. 30 ›› Issue (2): 158-168.

基于WRF 不同边界层方案的黄土高原丘陵冬季地面气象要素日变化模拟分析

张龙，张镭，王颖，曹贤洁

半干旱气候变化教育部重点实验室，兰州大学大气科学学院，甘肃兰州730000

收稿日期:2012-01-04 修回日期:2012-03-19 出版日期:2012-06-30 发布日期:2012-06-30
作者简介:张龙( 1981 － ) ，男，甘肃平凉人，硕士研究生，主要从事大气边界层和大气扩散研究． E － mail: Dragon． pl@126． com
基金资助:
:国家重大科学研究计划项目( 2012CB9550302) 和国家自然科学基金项目( 41075104) 共同资助

Simulation of Daily Variations About Surface Meteorological Factor in Loess Plateau Hilly Region in Winter Based on Different PBL Schemes of WRF

ZHANG Long，ZHANG Lei，WANG Ying，CAO Xianjie

Key Laboratory for Semi － Arid Climate Change of the Ministry of Education，College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China

Received:2012-01-04 Revised:2012-03-19 Online:2012-06-30 Published:2012-06-30

摘要/Abstract

摘要：

利用中尺度模式WRF 3 种边界层参数化方案( YSU、MYJ 和ACM2) ，模拟了2009 年12 月1 ～6 日兰州大学半干旱气候观测站( SACOL) 冬季地面感热、潜热、温度和风速的日变化，并与同期实测资料进行了对比分析。结果表明模式能较好地反映模拟期间风温的日变化，在高分辨率模拟时MYJ边界层方案对于低层风温的模拟结果明显优于YSU 和ACM2 方案。3 种方案均能模拟出地面感热和潜热日变化，其中MYJ 方案对感热模拟效果较好，ACM2 方案对潜热模拟较好，但因为单一的陆面过程等物理选项，3种方案对能量的模拟均存在一定的误差。

关键词: WRF, 边界层参数化, 山地地形, 温度, 感热, 潜热

Abstract:

The diurnal variations of surface temperature，wind speed，sensible heat and latent heat over the Semi － Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University ( SACOL) from 1 to 6 December 2009 were simulated by using three different planetary boundary layer ( PBL) parameterization schemes ( YSU，MYJ，and ACM2) in WRF model，and then compared the simulation results with observations． The results show that the diurnal variations of surface temperature and wind were simulated quite well by the model， while the low layer surface temperature and wind were simulated better by MYJ scheme than that byYSU and ACM2 schemes under the high resolution condition． Three schemes could simulate the diurnal change of sensible heat and latent heat，and MYJ scheme simulate sensible heat better and ACM2 scheme simulate latent heat better，but simulation results of these three different PBL schemes had some difference compared with the observations．

Key words: WRF, PBL parameterization, mountain terrain, temperature, sensible heat, latent heat

中图分类号:

张龙，张镭，王颖，曹贤洁. 基于WRF 不同边界层方案的黄土高原丘陵冬季地面气象要素日变化模拟分析[J]. 干旱气象, 2012, 30(2): 158-168.

参考文献

［1］张强，吕世华，张广庶．山谷城市大气边界层结构及输送能力

［J］．高原气象，2

003， 22( 4) : 346 － 353．

［2］Pleim J E． Combined Local and Non local closure model for the atmospheric

boundary layer． Part 2: Application and evaluation in a

mesoscale Model［J］． Appl Meteor Climatol，2007，46: 1396 －

1409．

［3］ Zhang Y，Dubey M K，Olsen S C，et al． Comparisons of WRF /

Chem simulations in Mexico City with ground based RAMA measurements

during the 2006 － MIL AGRO［J］． Atmos Chem Phys，2009，

9: 3777 － 3798．

［4］Miglietta M M，Zecchetto S，De Biasio F． WRF model and ASAR －

retrieved 10 m wind field comparison in a case study over eastern

Mediterranean Sea［J］． Adv Sci Res，2010，4

: 83 － 88．

［5］Zhang K S，H T Mao，K Civerolo，et al． Numerical investigation of

boundary layer evolution and nocturnal low － level jets: Local versusn

on local PBL schemes［J］． Environ Fluid Mechanics，2001，1

: 171

－ 208．

［6］Braun S A，Tao W K． Sensitivity of high resolution simulations of

Hurricane Bob ( 1991) to planetary boundary layer parameter rizaions

［J］． Mon Wea Rev，2000，1

28: 3941 － 3961．

［7］蔡芗宁，寿绍文，钟青．边界层参数化方案对暴雨数值模拟的影

响［J］．南京气象学院学报，2

006，2

9( 3) : 365 － 370．

［8］王雁鹏，陈岩，殷惠民，等．中国北方沙尘天气气象场的数值模拟

［J］．干旱气象，2

011， 25( 4) : 12 － 17．

［9］刘强，大气污染物扩散中稳定度判定方法概述［J］．干旱气象，

2011，2

9( 3) : 355 － 361．

［10］ Srinivas C V，Venkate san R，Bagavath Singh A． Sensitivity of

mesoscale simulations of land － sea breeze to boundary layer turbulence

parameterization［J］． Atmos Environ，2007，41: 2534 －

2548．

［11］Zhang D L，Zheng W Z． Diurnal cycles of surface winds and temperatures

as simulated by five boundary layer parameterizations

［J］． Appl Meteor，2004，4

3: 157 － 169．

［12］Pleim J E． Combined Local and Nonlocal closure model for the atmospheric

boundary layer． Part 2: Application and evaluation in a

mesoscale Model［J］． Appl Meteor Climatol，2007，46: 1396 －

1409．

［13］董俊玲，韩志伟，张仁健，等． WRF 模式对中国城市和半干旱地

区气象要素的模拟检验和对比分析［J］．气象科学，2011，31

( 4) : 484 － 492．

［14］张强，胡隐樵．大气边界层物理学的研究进展和面临的科学问

题［J］．地球科学进展， 2001， 16( 4) : 526 － 532．

［15］张强，王胜，张杰，等．干旱区陆面过程和大气边界层研究进展

［J］．地球科学进展，2

001，2

4( 11) : 1185 － 1194．

［16］乔娟，张强，张杰．非均匀下垫面陆面过程参数化问题研究进展

［J］．干旱气象， 2008， 26( 1) : 73 － 77．

［17］缪国军，张镭，舒红，等．利用WRF 对冬季大气边界层的数值模

拟［J］．气象科学，2

007，2

7( 2) : 169 － 175．

［18］陈炯，王建捷．北京地区夏季边界层结构日变化的高分辨模拟

对比［J］．应用气象学报，2

006，1

7( 4) : 403 － 411．

［19］文小航，吕世华，孟宪红，等． WRF 模式对金塔绿洲效应的数值

模拟［J］．高原气象，2

010，29( 5) : 1163 － 1173．

［20］王颖，张镭，胡菊，等． WRF 模式对山谷城市边界层模拟能力的

检验及地面气象特征分析［J］．高原气象，2

010，2

9( 6) : 1397 －

1407．

［21］王澄海，胡菊，靳双龙，等．中尺度WRF 模式在西北西部地区低

层风场模拟中的应用和检验［J］．干旱气象， 2011，2

9( 2) : 161

－ 167．

[1]	赵兔祥, 李福生, 郭晓雷, 胡悦, 魏建宁, 李小雨. 冬季宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区土壤热特性研究[J]. 干旱气象, 2023, 41(4): 648-656.
[2]	曾璇, 张兰慧, 白旭亮, 刘宇, 安琦. CLM 5.0对干旱环境中高寒山区土壤温度模拟的适用性评估[J]. 干旱气象, 2023, 41(3): 368-379.
[3]	郭静妍, 肖栋. 孟加拉地区夏季水汽变化及其与太平洋年代际振荡的联系[J]. 干旱气象, 2023, 41(3): 380-389.
[4]	孙明燕, 张述文. 边界层湍流垂直混合强度对局地热对流模拟影响的个例研究[J]. 干旱气象, 2023, 41(2): 290-300.
[5]	邢蕊, 杨健博, 田梦, 邱晓滨, 庄庭, 朱晓晶. 不同边界层参数化方案对台风“烟花”北上阶段暴雨模拟的影响试验[J]. 干旱气象, 2023, 41(1): 91-102.
[6]	李光伟, 黄光瑞, 邢峰华, 敖杰. 海口地区GPS反演大气可降水量中加权平均温度模型构建及其应用[J]. 干旱气象, 2022, 40(6): 1081-1091.
[7]	韩元元, 雒佳丽, 王飞洋, 李申涛. RCP8.5情景下未来热带太平洋海域大气对海表温度的响应分析[J]. 干旱气象, 2022, 40(5): 804-813.
[8]	温晓培, 吴炜, 李昌义, 李季, 肖明静, 刘诗军, 朱文刚. 土地利用资料的更新对四川盆地高温天气数值模拟的影响[J]. 干旱气象, 2022, 40(5): 868-878.
[9]	张琳焓, 闭建荣, 张雪腾, 李正鹏, 赵长明, 马晓俊. 黄土高原半干旱区2020年生长季草地土壤呼吸特征及其影响因素[J]. 干旱气象, 2022, 40(3): 354-363.
[10]	殷青青, 任璐, 田文寿, 王涛, 杨景怡, 张健恺. 华北地区一次对流激发重力波的卫星观测和数值模拟研究[J]. 干旱气象, 2022, 40(3): 444-455.
[11]	马思敏, 穆建华, 舒志亮, 孙艳桥, 邓佩云, 周楠. 六盘山区一次典型暴雨过程的地形敏感性模拟试验[J]. 干旱气象, 2022, 40(3): 457-468.
[12]	李涛, 陈杰, 汪方, 韩锐. 一种基于神经网络的中国区域夏季降水预测订正算法[J]. 干旱气象, 2022, 40(2): 308-316.
[13]	冯蕊,范锦龙,李芳红,张亚红,卫建国,张晓煜. 贺兰山东麓葡萄园结露温度与结露时间变化特征[J]. 干旱气象, 2021, 39(5): 824-830.
[14]	董春卿,郭媛媛,张磊,胡嘉缨. 基于CLDAS的格点温度预报偏差订正方法[J]. 干旱气象, 2021, 39(5): 847-856.
[15]	李琛, 吴进, 郭文利, 金晨曦, 齐晨. 北京小海陀山区雪面温度预报模型研究[J]. 干旱气象, 2021, 39(4): 687-696.