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相似文献
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1.
沙漠绿洲非均匀分布引起的中尺度通量的数值模拟   总被引:9,自引:2,他引:9       下载免费PDF全文
为了研究大气环流模式次网格中尺度通量的参数化问题,本文发展了一个Pielke中尺度边界层与陆面过程的耦合模式,陆面过程模式中包括一个简单植被水热传输模式及一个裸土沙漠模式。利用这一耦合模式,对黑河试验区中沙漠和绿洲这种典型的非均匀下垫面进行了模拟,20多个数值试验的模拟结果表明:(1)中尺度通量在特定的情况下具有和湍流通量相当的重要性,因此,大尺度模式中对中尺度通量的参数化是十分必要的。(2)对于中尺度通量的发展存在一个明显的最优尺度和最优块数,即当绿洲尺度为60 km,3块时,中尺度通量最大。而且当块数增加到一定数目时,可以忽略非均匀效应。(3)背景风速的增大可以使中尺度通量减小;粗糙度的试验说明非均匀块之间的热力差异的减小可使中尺度通量非线性地减小。  相似文献   

2.
非均匀地表陆面过程参数化研究   总被引:7,自引:4,他引:3  
地表固有的非均匀性影响近地层大气的垂直结构,甚至改变局地天气条件,亦使得大气数值模式大尺度网格面积水热通量的计算对其具有较强的敏感性。为了提高气候模式性能,非均匀陆面过程参数化已是当前大气边界层和陆面过程模式研究的热点和难点问题之一。本文在调研国内外大量文献的基础上,综述了近年来非均匀地表陆面过程参数化的研究现状,分析和比较了不同的参数化方法的优缺点以及数值模式模拟结果对它们的响应,提出了目前尚待继续探讨和解决的几个关键性问题。  相似文献   

3.
计算非均匀地表通量的一种简化PDF及其应用   总被引:2,自引:4,他引:2  
提出描述地表非均匀特性的简化概率密度函数(PDF),它可代替各种具体的PDF用于求解次网格尺度平均通量而不影响其精度,这种简化PDF可直接加入陆面过程模式方程组中进行陆-气通量交换的数值试验。它对非均匀地表陆面过程参数化具有一定的普适性。本文仅讨论了对称分布的简化计算(非对称分布另文讨论),列举了非均匀分布的观测事实,并以地表净红外辐射通量计算为例,详细验证了应用这种简化PDF的可行性和可靠性。  相似文献   

4.
关于非均匀下垫面大气边界层研究的讨论   总被引:15,自引:10,他引:5  
本文是该会议关于非均匀下垫面大气边界层研究的讨论总结,涉及大气边界层观测试验、M-O相似理论的适用范、非均匀陆面边界层参数化、非均匀下垫面能量平衡、城市边界层,以及大气边界层湍流结构与特征等方面。希望这些讨论能为今后非均匀陆面过程研究提供有益的启示。  相似文献   

5.
一个陆面过程参数化模式与 MM5的耦合   总被引:10,自引:0,他引:10  
殷达中  陈家宜 《大气科学》2000,24(2):177-186
在法国陆面过程模式的基础上,为了表示冠层叶片遮挡对水分蒸发阻抗的影响,在植被覆盖部分引入了遮盖因子,然后将这个修正的陆面过程参数化模式耦合到MM5模式中。耦合后的模式模拟出了因为降水造成土壤湿度变化和植被覆盖动态作用对地面通量的影响,而原MM5模式模拟结果则没有反映上述动态变化对地面通量的作用。原MM5模式和耦合模式模拟了1993年8月17日到20日以内蒙古半干旱草原为中心的中尺度区域的气象场,模拟结果和IMGRASS预观测资料进行了对比,对比说明新的陆面过程模式提高了MM5模式对地面通量和边界层各物理量(风、温、湿)的模拟精度。  相似文献   

6.
陆面过程和大气边界层相互作用敏感性实验   总被引:18,自引:1,他引:18  
文中建立了一个研究陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式。模拟了草原下垫面的土壤 环境物理、地面热量通量、蒸发、蒸散及大气边界层结构特征。并对主要的环境物理参数进 行了敏感性实验。结果表明,本模式能合理地模拟地表热量平衡、土壤体积含水量、植被蒸 发阻抗、地表水汽通量日变化和湍流交换系数、湍流动能、位温和比湿廓线等。该模式还可 进一步应用于研究城市陆面物理过程与大气边界层相互作用机制,及与中尺度大气模式耦合用于区域气候的研究。  相似文献   

7.
陆面过程是影响大气环流和气候变化的基本物理、生化过程之一。沙漠陆面过程及相应的小气候效应已经成为当前沙漠气象研究的热门问题。近年来,在沙漠陆面过程野外观测、陆面过程特征及参数化、陆面过程模拟、小气候及陆面过程对小气候影响等方面已取得重大进展。本文对于沙漠小气候、沙漠陆面过程及沙漠陆面过程参数化进行了简要概述,重点总结了国内外在沙漠地区气候考察、沙漠边界层高度、沙漠热力环流、绿洲效应、塔克拉玛干沙漠气候特征、沙漠陆面过程野外观测试验及结果、沙漠陆面过程对气候的影响、沙漠陆面过程参数化方案方面的成果,回顾了近年来利用地面观测设备和数值模式等对气候效应和陆面过程直接观测和数值模拟所获得的观测事实和模拟试验,并讨论了其陆面过程参数化对模拟的影响,在总结前人研究成果的基础上对未来的研究方向进行了讨论。  相似文献   

8.
利用NCEP每6 h一次的1°×1°格点资料和中尺度模式WRF(V3.2),选用不同的陆面参数化方案,对2010年8月7—8日发生在甘肃舟曲的一次西北地区特大暴雨天气过程进行数值模拟试验。结果表明,此次暴雨过程数值模拟的准确率对陆面参数化方案的选择比较敏感。在WRF模式中,耦合陆面方案比不耦合陆面方案对暴雨的模拟效果更好,耦合陆面方案所模拟的降水分布、地表通量以及地面气象要素都与实况更加接近。耦合不同的陆面方案模拟的降水以及感热通量、潜热通量都存在较大的差别,但是采用不同的陆面方案模拟的地表温度和水汽差别并不大。总体而言,采用PX陆面方案对降水的模拟效果比采用其他方案都合理,与实况最接近。  相似文献   

9.
边界层和陆面过程对中国暴雨影响研究的进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
赵鸣 《湖北气象》2008,27(2):186-190
总结了近年来我国学者关于边界层和陆面过程对中国暴雨影响的研究成果。此类研究主要应用中尺度数值模式,有的对边界层过程和陆面过程做敏感性试验,有的则对模式中边界层和陆面过程参数化作改进。结果表明:边界层和陆面过程对我国暴雨有明显影响。主要表现在影响暴雨的强度以及使暴雨中心位置有一定的变动,但决定暴雨发生发展的主要因子是大中尺度动力过程。对边界层和陆面过程的改进能有效改善数值模式对暴雨的模拟。  相似文献   

10.
非均匀下垫面陆面过程参数化问题研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
乔娟  张强  张杰 《干旱气象》2008,26(1):73-78
非均匀下垫面对陆面过程模式应用有着重要影响。若将下垫面一概视为均一,在很多情况下会影响模式模拟的准确性。本文详细介绍了目前非均匀地表陆面过程参数化的方法(Mosaic法、统计—动力法和其它方法),初步分析了这些参数化方法的缺陷,并简单探讨了陆面参数尺度转换问题,最后对今后研究的问题给出了建议,其中特别提出要寻找适当方法实现陆面物理量不同尺度间的转换。  相似文献   

11.
Two surface layer parameterization schemes along with five planetary boundary layer (PBL) schemes in the Weather Research and Forecasting model (WRF) are analyzed in order to evaluate the performance of the WRF model in simulating the surface variables and turbulent fluxes over an Indian sub-continent region. These surface layer schemes are based on the fifth-generation Pennsylvania State University—National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5) parameterization; (a) Old MM5 scheme having Businger-Dyer similarity functions and (b) revised MM5 scheme utilizing the functions that are valid for full ranges of atmospheric stabilities. The study suggests that each PBL scheme can reproduce the diurnal variation of 2 m temperature, momentum flux and sensible heat flux irrespective of the surface layer scheme used for the simulations. However, a comparison of model-simulated values of surface variables and turbulent fluxes with observed values suggests that each PBL scheme is found to systematically over-estimate the nocturnal 2 m temperature and 10 m wind speed with both the revised and old schemes during stable conditions.  相似文献   

12.
张治坤  桑建国 《大气科学》2000,24(5):694-702
采用北京大学三维的复杂地形中尺度模式,结合陆面过程模式(SiB),模拟了草原和沙漠并存的下垫面的边界层大气运动.利用SiB模式计算了地表辐射、感热、潜热通量,并且预报地表温度.中尺度模式则模拟了沙漠地区受热抬升,形成的辐合运动,垂直速度的分布,不同高度上水平流场的变化以及中尺度动量和热量通量,把中尺度通量跟湍流通量进行了比较,以确定这种中尺度运动在GCM模式的参数化过程中的重要性.试验表明中尺度通量尤其是热量通量要比湍流通量大很多.  相似文献   

13.
湍流动能闭合方法在区域气候模式中的应用   总被引:13,自引:4,他引:9  
利用湍流动能闭合方法改进了区域气候模式(RegCM2)中边界层的参数化过程,并用资料进行了数值试验。结果表明.采用该方法可以较好地描述边界层的物理过程,温度、位势高度、比湿等物理量场的模拟均有不同程度的改善,提高了边界层计算的精度。该工作还对模式中边界层高度的计算作了改进,使边界层高度的日变化及高度极值都更符合实际情况。  相似文献   

14.
We propose improvements in the “non-local” parameterization scheme of the convective boundary layer. The countergradient terms for components of the momentum fluxes are introduced in a form analogous to those for other scalars. The scheme also includes explicit expressions for entrainment fluxes of momentum, temperature, and humidity. A simplified procedure for calculating the boundary-layer height is proposed, consisting of two steps: the evaluation of the convection level, followed by the assessment of the depth of the interfacial layer.  相似文献   

15.
Results from large-eddy simulations and field measurements have previously shown that the velocity field is influenced by the boundary layer height, z i , during close to neutral, slightly unstable, atmospheric stratification. During such conditions the non-dimensional wind profile, φ m , has been found to be a function of both z/L and z i /L. At constant z/L, φ m decreases with decreasing boundary layer height. Since φ m is directly related to the parameterizations of the air–sea surface fluxes, these results will have an influence when calculating the surface fluxes in weather and climate models. The global impact of this was estimated using re-analysis data from 1979 to 2001 and bulk parameterizations. The results show that the sum of the global latent and sensible mean heat fluxes increase by 0.77 W m−2 or about 1% and the mean surface stress increase by 1.4 mN m−2 or 1.8% when including the effects of the boundary layer height in the parameterizations. However, some regions show a larger response. The greatest impact is found over the tropical oceans between 30°S and 30°N. In this region the boundary layer height influences the non-dimensional wind profile during extended periods of time. In the mid Indian Ocean this results in an increase of the mean annual heat fluxes by 2.0 W m−2 and an increase of the mean annual surface stress by 2.6 mN m−2.  相似文献   

16.
1.Introducti0nThemesoscaleoperationalmodel-whichisoftenused,isMM4orMM5'butMM4isusedfrequentlyonlO3kmscale.Thephysicalprocessesinthismodeldevelopconstantly.FororiginalMM4,thecomputationofsurfacefluxesisnotaccurate,andKmodelfortheturbu-lencefluxesbetweenany2levelsneedstobeimprovedbynewtreatment.Inordertostudytheinfluencesofboundarylayerparameterizationschemesonmesoscaleheavyrainsystem,sur-facefluxesandKmodelinoriginalMM4areimprovedbytherecentresearchinthispaPer.Theflux-profilerelationsforv…  相似文献   

17.
北京地区夏季边界层结构日变化的高分辨模拟对比   总被引:14,自引:4,他引:14       下载免费PDF全文
使用WRF中尺度数值模式, 分别选用两种不同的边界层参数化方案 (MYJ, YSU) 和3种陆面参数化方案 (SLAB, Noah, RUC), 对2004年7月1日08:00—7月4日20:00 (北京时) 北京地区夏季边界层结构进行1 km的高分辨模拟。对比分析了近地面层风场、温度场以及边界层的日变化特征, 结果发现:WRF模式基本模拟出了北京夏季边界层的日变化特征; 在边界层方案中, MYJ方案描述的边界层结构较YSU方案合理; Noah陆面模式较好地反映了城市的热岛效应; 无降水时, 风速及边界层高度对于陆面过程不敏感, 而降水发生后, 陆面过程对于边界层结构的影响增大; 各方案模拟的城区风速明显偏大, 这是因为没有充分考虑城市建筑物的阻力作用。  相似文献   

18.
A simple parameterization of land surface processes, amenable to the structure of a two-layer soil model, including a representation of the vegetation, has been designed for use in meteorological models. Prior to implementation in a mesoscale model, it is necessary to check the components and to verify the good working order of the parameterization as a whole. The aims of this paper then are: (i) evaluation and a sensitivity study of the various components of the model, specifying the needed accuracy for the parameters; (ii) micrometeorological validation of the model against the HAPEX-MOBILHY data set.First, we present the basic scheme. The focus is on the parameterization of surface resistance, and especially on its relationship with soil moisture.A sensitivity study is then performed through a set of one-dimensional simulations which allow a full interaction between the ground and the atmosphere. Above bare ground, it is shown that both soil texture and initial moisture greatly influence the outcome of the simulation. Latent heat flux ranges from that associated with potential evaporation through a switch-like behavior to that of dry soil. Next, the effects of transpiring vegetation canopies on the physical processes involved and the surface energy balance are examined. The sensitivity of the latent heat flux to changes in the soil and canopy parameters is emphazised; the major influence of the initial mean soil moisture and of the vegetation cover is pointed out. Finally, the evolution of the boundary layer in response to various surface conditions is studied.A validation of the land surface scheme is conducted through daily cycles during cloudless days. Simulated turbulent fluxes are successfully compared to micrometeorological measurements over a maize field at different growth stages. Over a pine forest, the correct simulation of the turbulent fluxes is obtained with an adequate parameterization of the surface resistance accounting for the atmospheric moisture deficit.  相似文献   

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