ISSN 1004-4965

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基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究

于淼 廉丽姝 李宝富 张文华 冯亚洁 张朝雨 陈潇

于淼, 廉丽姝, 李宝富, 张文华, 冯亚洁, 张朝雨, 陈潇. 基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(2): 277-288. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027
引用本文: 于淼, 廉丽姝, 李宝富, 张文华, 冯亚洁, 张朝雨, 陈潇. 基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(2): 277-288. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027
Miao YU, Li-shu LIAN, Bao-fu LI, Wen-hua ZHANG, Ya-jie FENG, Zhao-yu ZHANG, Xiao CHEN. SENSITIVITY ANALYSIS OF NEAR-SURFACE WIND IN QINGDAO COASTAL AREA BASED ON WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(2): 277-288. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027
Citation: Miao YU, Li-shu LIAN, Bao-fu LI, Wen-hua ZHANG, Ya-jie FENG, Zhao-yu ZHANG, Xiao CHEN. SENSITIVITY ANALYSIS OF NEAR-SURFACE WIND IN QINGDAO COASTAL AREA BASED ON WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(2): 277-288. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027

基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027
基金项目: 

山东省自然科学基金项目 ZR2019MD022

国家自然科学基金项目 41501211

详细信息
    通讯作者:

    廉丽姝,女,北京市人,教授,博士,主要从事气候变化与大气环境研究。E-mail:llsh8210@163.com

  • 中图分类号: P456.7

SENSITIVITY ANALYSIS OF NEAR-SURFACE WIND IN QINGDAO COASTAL AREA BASED ON WRF MODEL

  • 摘要: 沿海地区受风的影响较大,不仅受大尺度季风的影响还受到中小尺度局地风的影响,利用WRF模式从参数化组合方案、土地利用数据、水平网格精度以及耦合UCM四个方面对青岛沿海地区近地面风进行了模拟和比较。结果表明,微物理方案和边界层方案对研究区近地面风的影响较大,WSM3 + YSU + Revised MM5 Monin-Obukhov + KF的参数化组合方案对研究区的模拟效果较好,相关系数在0.50~0.75之间,均方根误差在1.44~1.61之间。LUCC2015和TM2015土地利用数据能够更好地反映研究区的土地利用类型的分布特征,两者的模拟效果优于MODIS2001和MODIS2013。随着水平分辨率的提高,对地形刻画越精准,模拟效果越好,并且WRF+UCM方案能显著降低城市地区近地面风速,优化模拟结果。沿海地区近地面风的影响因素较为复杂,考虑模式的参数化方案组合、土地利用数据、地形和城市等多种因素,以期为沿海地区近地面风的模拟提供依据。

     

  • 图  1  研究区位置(a)及其范围(b)

    图  2  青岛站、胶州站和即墨站相关系数与均方根误差

    图  3  不同空间分辨率的地形信息和矢量风信息

    图  4  WRF与WRF+UCM的相关系数、均方根误差

    图  5  威布尔密度分布曲线

    a.青岛站; b.胶州站; c.即墨站。

    图  6  1月(a)、4月(b)、7月(c)、10月(d)模拟风的水平分布

    表  1  敏感性实验的参数化方案设计

    试验序号 微物理过程 边界层 近地面方案 积云方案
    1 WSM6 YSU Revised MM5 Monin-Obukhov KF
    2 WSM6 YSU Revised MM5 Monin-Obukhov New Grell
    3 WSM6 MYJ Monin-Obukhov KF
    4 WSM6 MYJ Monin-Obukhov New Grell
    5 WSM6 Bougeault and Lacarrere Revised MM5 Monin-Obukhov KF
    6 WSM6 Bougeault and Lacarrere Revised MM5 Monin-Obukhov New Grell
    7 WSM3 YSU Revised MM5 Monin-Obukhov KF
    8 WSM3 YSU Revised MM5 Monin-Obukhov New Grell
    9 WSM3 MYJ Monin-Obukhov KF
    10 WSM3 MYJ Monin-Obukhov New Grell
    11 WSM3 Bougeault and Lacarrere Revised MM5 Monin-Obukhov KF
    12 WSM3 Bougeault and Lacarrere Revised MM5 Monin-Obukhov New Grell
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    表  2  不同方案模拟结果的比较

    方案 青岛站 胶州站 即墨站
    CC RMSE CC RMSE CC RMSE
    1 0.22 2.20 0.57 2.27 0.79 1.88
    2 0.42 1.77 0.58 2.16 0.61 2.07
    3 0.51 2.28 0.70 1.81 0.77 1.89
    4 0.46 2.43 0.63 2.00 0.78 1.90
    5 0.43 3.03 0.68 1.79 0.80 2.27
    6 0.50 3.69 0.47 2.68 0.57 3.08
    7 0.50 1.49 0.75 1.61 0.73 1.44
    8 0.47 1.52 0.75 1.60 0.72 1.45
    9 0.44 2.25 0.76 1.68 0.74 1.94
    10 0.44 2.23 0.76 1.64 0.75 1.89
    11 0.47 2.66 0.78 1.48 0.73 2.24
    12 0.47 2.66 0.79 1.42 0.73 2.25
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    表  3  土地利用类型重分类

    土地利用分类 MODIS2001 MODIS2013 LUCC2015 TM2015
    常绿针叶林 1 1 1
    常绿阔叶林 2 2 2
    落叶针叶林 3 3 3
    落叶阔叶林 4 4 21 4
    混交林 5 5 23、24 5
    封闭灌丛 6 6 22 6
    稀疏灌丛 7 7 7
    木本稀疏草原 8 8 8
    热带稀疏草原 9 9 9
    草地 10 10 31、32、33 10
    永久湿地 11 11 45、46、64 11
    农用地 12 12 11、12 12
    城市建设用地 13 13 51、52、53 13
    农用地和植被拼接 14 14 14
    冰和雪 15 15 44 15
    稀疏植被与裸地 16 16 61、62、63、65、66 16
    水体 17 0 41、42、43、99 17
    森林苔原 18 18
    混合苔原 19 19
    裸地苔原 20 67 20
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    表  4  不同空间分辨率模拟结果的比较

    方案 青岛站 胶州站 即墨站
    CC RMSE CC RMSE CC RMSE
    d01 0.37 2.89 0.73 1.50 0.73 1.70
    d02 0.37 2.88 0.79 1.43 0.73 2.03
    d03 0.47 2.27 0.77 1.45 0.77 1.55
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    表  5  不同月份模拟效果的比较

    青岛站 胶州站 即墨站
    CC RMSE CC RMSE CC RMSE
    1月 0.60 1.78 0.70 2.53 0.71 1.75
    4月 0.47 2.27 0.77 1.45 0.77 1.55
    7月 0.57 1.14 0.68 2.00 0.65 2.94
    10月 0.66 2.59 0.67 1.78 0.75 1.63
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-10
  • 修回日期:  2019-12-17
  • 刊出日期:  2020-04-01

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