本文在引进先进的城市地表能量平衡方案(Town Energy Balance,简称TEB)的基础上建立了一个单层城市冠层模式,并对南京市典型居民区1km2范围内的局地尺度地表能量平衡各分量进行离线模拟,将模拟结果与同期观测值作了比对,发现:TEB方案对...本文在引进先进的城市地表能量平衡方案(Town Energy Balance,简称TEB)的基础上建立了一个单层城市冠层模式,并对南京市典型居民区1km2范围内的局地尺度地表能量平衡各分量进行离线模拟,将模拟结果与同期观测值作了比对,发现:TEB方案对城市地表能量平衡各分量的模拟效果良好,而该方案的模拟性能受建筑物表面材料反照率取值的影响较大。在离线研究的基础上,本文又将TEB方案成功耦合到南京大学区域边界层模式(NJU-RBLM)中,作为该模式的地表能量平衡参数化方案之一,分别选取该边界层模式中原有的地表能量平衡参数化方案SVAT(Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfermodel)和新引入的TEB方案对冬夏两季不同个例进行模拟,以常规近地面气温观测资料和Landsat卫星观测的地表反照率资料对模拟结果进行比较,结果表明:TEB方案对原大气边界层模式的模拟效果有明显改善,对近地面热力场的改善效果尤为明显,可以很好地模拟出城市冠层中的"陷阱效应"。展开更多
城市地表能量平衡过程是城市大气边界层数值模式的关键过程之一,但对目前不同参数化的适用性和模拟性能评估工作较少.利用2013年南京市中心市区的湍流热通量的观测数据与单层冠层模式(Single Layer Urban Canopy Model,SLUCM)、局地气...城市地表能量平衡过程是城市大气边界层数值模式的关键过程之一,但对目前不同参数化的适用性和模拟性能评估工作较少.利用2013年南京市中心市区的湍流热通量的观测数据与单层冠层模式(Single Layer Urban Canopy Model,SLUCM)、局地气象参数化方案(Local-scale Urban Meteorological Parameterization Scheme,LUMPS)、城市能量和水平衡方案(Surface Urban Energy and Water Balance Scheme,SUEWS)以及公用陆面模式城市参数化方案(the Community Land Model Urban,CLMU)这四个模式的模拟结果进行对比分析.分析表明:(1)在能量平衡各项中,各模式对于净辐射的模拟颇好,其均方根误差普遍低于感热项的50%,潜热和储热项模拟较差.(2)各模式对净辐射均有低估,其中SLUCM模式模拟最佳,全年平均偏差约7.7%,其均方根误差10~20Wm-2左右;对于感热通量,SUEWS模式模拟较好,日间偏差低于7%;对于潜热通量,则是CLMU模式更佳,特别是夏秋冬三季,平均偏差约12.5%;对于储热项,SLUCM模拟较优,偏差低于10%,各季均方根误差也普遍低于其他模式的50%.(3)各模式普遍表现为:秋冬两季模拟优于春夏两季,夜间模拟比日间更佳.比较结果为数值模拟中城市冠层模式的选取与改进提供了参考依据.展开更多
利用Weather Research and Forecasting Model(WRF)模式分城市下垫面(wrf-ucm)、城市冠层下垫面(wrf+ucm)和自然下垫面(wrf-no urban)三种情况模拟了南京地区2005年7月17-18日的2 d天气过程.当模拟城市冠层效应时,WRF模式与Urban Canopy...利用Weather Research and Forecasting Model(WRF)模式分城市下垫面(wrf-ucm)、城市冠层下垫面(wrf+ucm)和自然下垫面(wrf-no urban)三种情况模拟了南京地区2005年7月17-18日的2 d天气过程.当模拟城市冠层效应时,WRF模式与Urban Canopy Model(UCM)模式耦合.结合同期外场试验观测结果和模式模拟结果,分析城市冠层效应对局地天气的影响.结果发现:考虑冠层效应时,城市地区的2 m温度比不考虑冠层效应时略低一些,但都高于自然下垫面;白天地面感热通量与不考虑冠层时基本相当,而在夜间前者高于后者,两者都明显高于自然下垫面情形;地面潜热通量比不考虑冠层低,均远低于自然下垫面.考虑冠层效应的地面通量模拟结果较为接近观测结果.冠层效应使得城市地区近地层水平风速明显减小;考虑冠层时城市地区气流垂直运动强于自然下垫面,冠层对气流的影响夜间强于白天.展开更多
对耦合了Noah陆面模式和单层城市冠层模式的WRF(Weather Research and Forecasting)模式系统进行了改进和优化,通过对2010年8月6-7日北京地区晴天个例的模拟试验,检验了优化前后模式系统的模拟能力,分析研究了该个例中城市边界层的特征...对耦合了Noah陆面模式和单层城市冠层模式的WRF(Weather Research and Forecasting)模式系统进行了改进和优化,通过对2010年8月6-7日北京地区晴天个例的模拟试验,检验了优化前后模式系统的模拟能力,分析研究了该个例中城市边界层的特征及日变化.另外,使用优化后的模拟系统通过两组敏感性试验研究了京津城市下垫面对海风的影响.结果表明,优化方案能够显著提高模式系统对该个例的模拟性能,模式系统基本能够模拟出北京夏季边界层的日变化特征,精确的地表使用类型分类等地理信息数据对提高模式预报的准确度有着至关重要的作用,京津城市对海风的发展和推进过程有明显影响,能够阻碍海风的推进、加强风场的水平辐合和垂直上升气流,北京城市下垫面还能在海风到达前增加其强度和推进速度,并在海风经过后延缓其消亡、增加其推进距离.展开更多
针对城市化对极端降水空间分布的影响问题,利用城市冠层模型结合WRF(weather research and forecasting)中尺度天气预报模式对河南省2021年"7·20"特大暴雨进行数值模拟,并结合国家级地面观测站实测降水数据对该模型的模...针对城市化对极端降水空间分布的影响问题,利用城市冠层模型结合WRF(weather research and forecasting)中尺度天气预报模式对河南省2021年"7·20"特大暴雨进行数值模拟,并结合国家级地面观测站实测降水数据对该模型的模拟精度进行了验证。结果表明,考虑城市冠层影响的耦合模型能更好地模拟出区域极端降水的强度和落区,与实测降水的空间分布更为接近,耦合模拟得到的平均降水量比未考虑城市冠层影响的模拟结果高12.1 mm;人工耗水改变了区域的水热耦合平衡,促进了城市区域对流性降水的形成。展开更多
文摘本文在引进先进的城市地表能量平衡方案(Town Energy Balance,简称TEB)的基础上建立了一个单层城市冠层模式,并对南京市典型居民区1km2范围内的局地尺度地表能量平衡各分量进行离线模拟,将模拟结果与同期观测值作了比对,发现:TEB方案对城市地表能量平衡各分量的模拟效果良好,而该方案的模拟性能受建筑物表面材料反照率取值的影响较大。在离线研究的基础上,本文又将TEB方案成功耦合到南京大学区域边界层模式(NJU-RBLM)中,作为该模式的地表能量平衡参数化方案之一,分别选取该边界层模式中原有的地表能量平衡参数化方案SVAT(Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfermodel)和新引入的TEB方案对冬夏两季不同个例进行模拟,以常规近地面气温观测资料和Landsat卫星观测的地表反照率资料对模拟结果进行比较,结果表明:TEB方案对原大气边界层模式的模拟效果有明显改善,对近地面热力场的改善效果尤为明显,可以很好地模拟出城市冠层中的"陷阱效应"。
文摘城市地表能量平衡过程是城市大气边界层数值模式的关键过程之一,但对目前不同参数化的适用性和模拟性能评估工作较少.利用2013年南京市中心市区的湍流热通量的观测数据与单层冠层模式(Single Layer Urban Canopy Model,SLUCM)、局地气象参数化方案(Local-scale Urban Meteorological Parameterization Scheme,LUMPS)、城市能量和水平衡方案(Surface Urban Energy and Water Balance Scheme,SUEWS)以及公用陆面模式城市参数化方案(the Community Land Model Urban,CLMU)这四个模式的模拟结果进行对比分析.分析表明:(1)在能量平衡各项中,各模式对于净辐射的模拟颇好,其均方根误差普遍低于感热项的50%,潜热和储热项模拟较差.(2)各模式对净辐射均有低估,其中SLUCM模式模拟最佳,全年平均偏差约7.7%,其均方根误差10~20Wm-2左右;对于感热通量,SUEWS模式模拟较好,日间偏差低于7%;对于潜热通量,则是CLMU模式更佳,特别是夏秋冬三季,平均偏差约12.5%;对于储热项,SLUCM模拟较优,偏差低于10%,各季均方根误差也普遍低于其他模式的50%.(3)各模式普遍表现为:秋冬两季模拟优于春夏两季,夜间模拟比日间更佳.比较结果为数值模拟中城市冠层模式的选取与改进提供了参考依据.
文摘利用Weather Research and Forecasting Model(WRF)模式分城市下垫面(wrf-ucm)、城市冠层下垫面(wrf+ucm)和自然下垫面(wrf-no urban)三种情况模拟了南京地区2005年7月17-18日的2 d天气过程.当模拟城市冠层效应时,WRF模式与Urban Canopy Model(UCM)模式耦合.结合同期外场试验观测结果和模式模拟结果,分析城市冠层效应对局地天气的影响.结果发现:考虑冠层效应时,城市地区的2 m温度比不考虑冠层效应时略低一些,但都高于自然下垫面;白天地面感热通量与不考虑冠层时基本相当,而在夜间前者高于后者,两者都明显高于自然下垫面情形;地面潜热通量比不考虑冠层低,均远低于自然下垫面.考虑冠层效应的地面通量模拟结果较为接近观测结果.冠层效应使得城市地区近地层水平风速明显减小;考虑冠层时城市地区气流垂直运动强于自然下垫面,冠层对气流的影响夜间强于白天.
文摘对耦合了Noah陆面模式和单层城市冠层模式的WRF(Weather Research and Forecasting)模式系统进行了改进和优化,通过对2010年8月6-7日北京地区晴天个例的模拟试验,检验了优化前后模式系统的模拟能力,分析研究了该个例中城市边界层的特征及日变化.另外,使用优化后的模拟系统通过两组敏感性试验研究了京津城市下垫面对海风的影响.结果表明,优化方案能够显著提高模式系统对该个例的模拟性能,模式系统基本能够模拟出北京夏季边界层的日变化特征,精确的地表使用类型分类等地理信息数据对提高模式预报的准确度有着至关重要的作用,京津城市对海风的发展和推进过程有明显影响,能够阻碍海风的推进、加强风场的水平辐合和垂直上升气流,北京城市下垫面还能在海风到达前增加其强度和推进速度,并在海风经过后延缓其消亡、增加其推进距离.
文摘针对城市化对极端降水空间分布的影响问题,利用城市冠层模型结合WRF(weather research and forecasting)中尺度天气预报模式对河南省2021年"7·20"特大暴雨进行数值模拟,并结合国家级地面观测站实测降水数据对该模型的模拟精度进行了验证。结果表明,考虑城市冠层影响的耦合模型能更好地模拟出区域极端降水的强度和落区,与实测降水的空间分布更为接近,耦合模拟得到的平均降水量比未考虑城市冠层影响的模拟结果高12.1 mm;人工耗水改变了区域的水热耦合平衡,促进了城市区域对流性降水的形成。
