检索结果-内蒙古大学图书馆

高原气象 2007年第4期26卷 655-665页

作者：沈玉伟张耀存钱永甫南京大学大气科学系江苏南京210093

地形对气流的动力抬升作用是地形降水的重要产生机制之一,为了在模式中考虑地形对气流的动力抬升作用,改进模式对复杂地形区域的降水模拟效果,本文提出了一个次网格地形动力效应参数化方案。在模式中首先利用高分辨率的地形高度资料计... 详细信息

地形对气流的动力抬升作用是地形降水的重要产生机制之一,为了在模式中考虑地形对气流的动力抬升作用,改进模式对复杂地形区域的降水模拟效果,本文提出了一个次网格地形动力效应参数化方案。在模式中首先利用高分辨率的地形高度资料计算出次网格格点处的地形坡度、坡向,这些微观地形参数可以较为精细地描述次网格尺度地形信息;然后再根据地面气压与地形对气流动力抬升作用的关系,对地面气压倾向进行次网格修正;最后利用p-σ区域气候模式进行了三个数值试验,检验该方案对模式模拟降水能力的影响。结果表明,次网格地形动力效应参数化方案的引入,对中国区域的降水模拟有明显改进,尤其对冬、春季的降水模拟,无论是分布范围还是中心最大强度都与实况比较接近。

关键词：次网格地形地形坡度坡向参数化方案降水的数值模拟

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次网格地形坡度坡向参数化及其对区域气候模拟的影响

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高原气象 2005年第2期24卷 136-142页

作者：朱新胜张耀存南京大学大气科学系江苏南京210093

随着数值模式水平分辨率的提高, 模式下垫面特征的描述更加仔细, 针对东亚地区复杂的地形和植被特征, 发展适合非均匀下垫面的地表通量参数化方案, 对改进数值模式和刻画高原附近地区复杂地形动力和热力效应的能力非常必要。本文通过计... 详细信息

随着数值模式水平分辨率的提高, 模式下垫面特征的描述更加仔细, 针对东亚地区复杂的地形和植被特征, 发展适合非均匀下垫面的地表通量参数化方案, 对改进数值模式和刻画高原附近地区复杂地形动力和热力效应的能力非常必要。本文通过计算次网格地形坡度、坡向参数及其对到达地面短波辐射通量的影响, 提出次网格地形热力效应的参数化方案, 改进数值模式中复杂地形区域地面热量平衡的计算。利用p-σ区域气候模式的数值试验结果表明, 次网格地形热力效应参数化方案的引入, 对东亚地区夏季气候尤其是降水的模拟有明显的改进。

关键词：次网格地形坡度坡向区域气候模拟

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中国西部陆面过程次网格地形参数化的改进对区域气温和降水模拟的影响研究

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大气科学 2019年第4期43卷 846-860页

作者：陈广宇韦志刚董文杰朱献陈辰刘雅静郑志远北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学珠海分校未来地球研究院珠海区域气候-环境-生态预测预警协同创新中心广东珠海519087 中山大学大气科学学院广东珠海519082

地表作为大气模块的下垫面,为大气模块提供边界条件,地形对于模式结果的准确性起到至关重要的作用。现有的陆面过程模式在陆面同一网格内的次网格单元采用相同的大气强迫量,没有考虑次网格地形对网格内大气强迫量的影响,这关系到模式对... 详细信息

地表作为大气模块的下垫面,为大气模块提供边界条件,地形对于模式结果的准确性起到至关重要的作用。现有的陆面过程模式在陆面同一网格内的次网格单元采用相同的大气强迫量,没有考虑次网格地形对网格内大气强迫量的影响,这关系到模式对气象要素和陆气交换量的模拟水平。本文在陆面模式NOAH处理次网格单元的同时,将输入的大气强迫量根据其与地形高度的关系进行修订,提出新的次网格地形的参数化方案,并引入到WRF(Weather Research and Forecasting)模式中进行数值试验,通过3组数值模拟试验,与未改进的方案和细网格方案分析比较,探讨新参数化方案对WRF模式模拟结果的影响。结果表明:地形越复杂区域,次网格地形的影响越大。本文引入的新陆面次网格地形方案对天山山脉和昆仑山脉以及青藏高原南部的地表气温的模拟有较大改善,模拟的地表气温在大范围区域内都更贴近细网格方案。虽然新陆面次网格地形方案和细网格试验都对温度的模拟结果都有改善,但新陆面次网格地形方案对降水的模拟改善甚微,而细网格试验对降水模拟却有改进,这是由于细网格试验在陆面和大气网格都进行了细化,而新陆面次网格地形方案只考虑了陆面次网格的影响。具体来说,新陆面次网格地形方案对温度的模拟结果改进是通过改变地表向上长波和地表感热实现的。而细网格试验由于同时细化了大气和陆面的空间网格,对降水和温模拟的改进是通过综合改变地表能量平衡实现的。

关键词： WRF模式 NOAH陆面模式中国西部次网格地形气温降水地表能量平衡

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次网格地形热力效应参数化及其对区域气候模拟的影响

次网格地形热力效应参数化及其对区域气候模拟的影响

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作者：朱新胜南京大学

学位级别：硕士

我国地处东亚季风区，西倚世界屋脊青藏高原，地形陡峭多变，东临浩瀚的太平洋，周边海陆分布和地表类型复杂，各地区气候差异很大，这给数值模拟、研究和预测东亚特别是我国的天气和气候带来了极大的困难，对模式系统本身提出了更高的... 详细信息

我国地处东亚季风区，西倚世界屋脊青藏高原，地形陡峭多变，东临浩瀚的太平洋，周边海陆分布和地表类型复杂，各地区气候差异很大，这给数值模拟、研究和预测东亚特别是我国的天气和气候带来了极大的困难，对模式系统本身提出了更高的要求。随着模式水平分辨率的提高，针对东亚地区复杂的地形特征，发展适合非均匀的地表通量参数化方案，改进数值模式刻画高原附近地区复杂地形的能力尤为必要。本文通过计算次网格地形坡度坡向及其对到达地面短波辐射、长波辐射、感热以及潜热通量的影响考虑次网格地形的热力效应，改进数值模式中复杂地形区域地面热量平衡的计算，并将该方案引入南京大学的p-σ区域气候模式进行数值试验，检验其对东亚地区夏季气候模拟效果的改进程度。得到以下的结论：\n (1)通过计算次网格地形坡度坡向设计地形对短波辐射、长波辐射影响的参数化方法，利用简单一维地气耦合模式进行数值试验，发现由于不同坡度坡向的地形对短波辐射、长波辐射的影响使得坡地热量平衡各分量的日变化和大气边界层低层温度有显著差异，这种差异与理论分析一致，从而验证了次网格地形坡度和坡向的热力效应参数化方案的合理性。\n (2)把次网格地形对太阳短波辐射、长波辐射、感热及潜热通量影响的参数化方案引入到南京大学的p-σ区域气候模式对1998年的降水异常个例进行数值试验，发现考虑次网格地形热力效应参数化方案后模式对1998年华南地区的降水模拟有一定的改善，对500hPa副热带高压特别是深入中国东部的副高的模拟有改进，也减小了控制试验模拟的中高纬度位势高度场偏高的误差。\n (3)利用考虑次网格地形热力效应参数化方案的p-σ区域气候模式进行一年的数值积分，检验次网格地形热力效应参数化方法对区域气候平均态模拟的影响程度，发现次网格地形作用在冬季减少西南部分地区的虚假降水，夏季减少长江下游的虚假降水，秋季减少四川盆地的虚假降水，同时对华北地区降水的模拟也有所改进，而且可以减小500hPa位势高度场在中高纬度较大的模拟误差。

关键词：次网格地形坡度坡向区域气候热力效应气候模拟

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次网格地形热力效应参数化对中国降水模拟的影响

次网格地形热力效应参数化对中国降水模拟的影响

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作者：冯蕾南京大学

学位级别：硕士

本文使用有无引入次网格地形热力效应参数化方案的P—σ区域气候模式对江淮流域1991年3次强降水过程及1991～2000年十年汛期降水进行数值模拟，通过数值试验结果与实测降水的对比，分析模式模拟结果及降水模拟改善的原因，同时，针对江... 详细信息

本文使用有无引入次网格地形热力效应参数化方案的P—σ区域气候模式对江淮流域1991年3次强降水过程及1991～2000年十年汛期降水进行数值模拟，通过数值试验结果与实测降水的对比，分析模式模拟结果及降水模拟改善的原因，同时，针对江淮流域分析实测及模拟的总降水及不同等级降水的时空变化特征，检验引入次网格地形热力效应参数化方案的P—σ区域气候模式对江淮流域汛期降水、不同等级降水时空分布及变化规律的模拟能力。本文的主要结论如下：\n (1)次网格地形热力效应参数化方案对1991年江淮流域梅雨期暴雨过程模拟的影响\n 使用引入次网格地形热力效应参数化方案的这P—σ区域气候模式，对1991年5—7月我国江淮流域的三次强降水过程进行数值模拟，检验该方案对江淮流域梅雨期强降水过程模拟结果的影响程度，结果表明，引入次网格地形热力效应参数化方案后，模式模拟的江淮流域降水中心位置、中心强度和降水的空间分布更接近实况，其中第二、第三次过程尤为明显。因而，次网格地形热力效应参数化方案可改进P—σ模式对我国特别是对江淮流域强降水过程的模拟效果。从垂直运动和水汽供应条件两方面对有无引入次网格地形热力效应参数化方案的两组试验结果对比分析发现，引入次网格地形热力效应参数化方案后，模式模拟的江淮流域850hPa低空辐合中心强度、500hPa水汽输送路径及水汽辐合中心强度更为合理，上升气流位置、水汽辐合区域与模拟的降水中心位置更为一致，因而使得引入次网格地形热力效应参数化方案的模式对降水的模拟效果比原模式有所改进。但模式模拟的500hPa水汽输送路径、辐合区域及辐合中心强度还存在偏差，这是模式对降水模拟存在偏差的一个重要原因。进一步分析表明，考虑次网格地形热力效应参数化方案后改善了西部山区尤其是青藏高原南麓等复杂地形区域的地面辐射场模拟，热力场变化导致700hPa负的位势高度差值、正的大气温度递减率差值自西向东传播，可能是次网格地形热力效应参数化改善模式对降水的模拟能力的原因。\n (2)次网格地形热力效应参数化方案对1991年至2000年江淮流域汛期降水模拟的影响\n 1)数值试验模拟结果表明，引入次网格地形热力效应参数化方案的P—σ区域气候模式对1991年至2000年江淮流域汛期降水的模拟结果要好于原P—σ区域气候模式。\n 2)由不同等级降水的空间分布及其频数的时间变化特征分析可以看到，两组试验的模拟结果都不理想。两组试验模拟的不同等级降水中心与实测资料有较大差异；暴雨、大雨频数比实测资料偏小，中雨、小雨的频数比实测资料偏大，模拟的不同等级降水频数的时间变化特征与实测资料有较大差异。相对来说，除中雨外，NEW试验对其它不同等级降水的模拟结果要好于CTR试验，但改善程度也不大。\n 3)由降水的同变化特征的分析可以看到，两组试验模拟的我国日最大降水出现时刻分布及主要区域降水日变化特征与实测资料有较大差异。引入次网格地形热力效应参数化方案后，对降水R变化模拟的改善程度不大。\n 可以看到，引入次网格地形热力效应参数化方案的P-σ九层区域气候模式对江淮流域汛期总降水的模拟要好于原模式，能基本反映出降水的强度、分布形态、时间变化规律等特征，但是对于不同等级降水的空间分布及降水的时间变化特征的模拟结果，改善程度并不大，与实测降水还存在一定的差异，还需对该方案及数值模式做进一步改进。

关键词：区域气候模式降水过程次网格地形热力效应数值模拟

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次网格地形动力效应参数化及其对区域气候模拟的影响

次网格地形动力效应参数化及其对区域气候模拟的影响

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作者：沈玉伟南京大学

学位级别：硕士

我国地处东亚季风区，西倚世界屋脊青藏高原，地形陡峭多变，这给数值模拟、研究和预测东亚特别是我国的天气和气候带来了极大的困难，对模式系统本身提出了更高的要求。地形对气流的动力抬升作用是地形降水的重要产生机制之一，为了在... 详细信息

我国地处东亚季风区，西倚世界屋脊青藏高原，地形陡峭多变，这给数值模拟、研究和预测东亚特别是我国的天气和气候带来了极大的困难，对模式系统本身提出了更高的要求。地形对气流的动力抬升作用是地形降水的重要产生机制之一，为了在模式中考虑地形对气流的动力抬升作用，改进模式对复杂地形区域的模拟效果，本文提出了一个次网格地形动力效应参数化方案。在模式中首先利用高分辨率的地形高度资料计算出次网格格点处的地形坡度、坡向，这些微观地形参数可以较为精细的描述次网格尺度地形信息，然后再根据地面气压与地形对气流动力抬升作用的关系，对地而气压倾向进行次网格修正，并将该方案引入南京大学的p—σ区域气候模式进行数值试验，检验其对模式模拟能力的影响。得到以下的结论：\n (1)把次网格地形坡度坡向及其对地面气压倾向的次网格修正引入到模式中，对冬季以及夏季代表月进行数值试验，发现次网格地形动力效应参数化方案的引入对模式模拟的1月份和7月份的降水场，500hPa及700hPa的位势高度场都有一定程度的改善，特别是对冬季降水场的模拟，无论是降水空间分布还是中心最大强度都与实测资料比较接近。\n (2)利用考虑了次网格地形热力效应参数化方案的p—σ区域气候模式对1991年江淮流域梅雨期一次强降水过程进行数值试验，检验次网格地形动力效应参数化方案对一次降水过程的模拟能力，发现方案的引入能够比较显著的减小位势高度场在我国大陆上偏高的误差，特别是对降水场的模拟，在长江流域模拟出一个中心，在东南地区模拟出一片少雨区，与实况更加接近。\n (3)利用考虑了次网格地形热力效应参数化方案的p—σ区域气候模式对1991年江淮流域汛期降水进行数值试验，检验次网格地形动力效应参数化对短期气候变化的模拟能力，发现方案的引入能够比较显著的减小位势高度场在我国大陆上偏低的误差，特别是对降水强度随季节变化的模拟，趋势与实况更加一致，而且模式对雨带位置季节变化的模拟效果也要好于未考虑参数化方案的模式。

关键词：区域气候模式降水过程次网格地形数值模拟地形坡度坡向

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次网格地形重力波参数化方案在青藏高原的应用及数值模拟研究

次网格地形重力波参数化方案在青藏高原的应用及数值模拟研究

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作者：王宇虹中国气象科学研究院

学位级别：硕士

在GRAPESMeso模式中引进次网格地形重力波拖曳参数化（以下简称为SOGWD）方案并通过模拟试验阐述了青藏高原地区次网格地形重力波拖曳的模拟特性,表明阻塞拖曳主要存在于模式层1-5层（第5层高度约距离地表417米）,重力波拖曳主要存在于5... 详细信息

在GRAPESMeso模式中引进次网格地形重力波拖曳参数化（以下简称为SOGWD）方案并通过模拟试验阐述了青藏高原地区次网格地形重力波拖曳的模拟特性,表明阻塞拖曳主要存在于模式层1-5层（第5层高度约距离地表417米）,重力波拖曳主要存在于5-10层（第10层高度约距离地表1440米）,阻塞拖曳主要位于青藏高原边缘地区,阻塞拖曳大值沿喜马拉雅山脉走向和青藏高原东坡,与地形标准差大的区域相对应。重力波拖曳和阻塞拖曳对应是分别由气流遇到山脉爬坡和绕流而形成的,从而接下来对决定气流过山的因子-弗劳德数进行分析,并探究气流的绕流高度,试验表明在青藏高原喜马拉雅山脉一带和高原东部边缘地区,气流具有了爬坡能力;另一部分气流不能顺利爬过山脉,则形成绕流,沿喜马拉雅山脉一带和青藏高原东部边缘绕流高度最大达第7层（距离地表约757米）,青藏高原西部绕流高度在第3层左右（距离地表约182米）,中部则在第2层（距离地表约107米）,地形高度越高的地区绕流高度距离地表越高。最后对重力波破碎特性进行分析,重力波破碎的区域会存在驻点即风速u快速减小接近0,等熵线也会有剧烈变化,位温显著地减小,通过有无采用重力波拖曳参数化方案对比试验表明,采用该方案后,对于低层重力波破碎的发生有更准确的描述,低层重力波破碎主要发生在气流爬坡的位置和下坡的位置,也模拟出了CTRL试验没有模拟出的高层重力波破碎的影响。通过一次个例的统计检验表明,SOGWD的引入,高度场、风场和温度场更接近大气真实情况,风场和温度场的均方根误差有明显较小,改善了降水落区偏西和强度偏弱的偏差,对于漏报现象有改善。批量试验检验结果表明采用次网格地形和总理波拖曳参数化方案对于风场、温度场和降水模拟有正效果,降低了模式漏报率。

关键词：次网格地形重力波拖曳阻塞拖曳

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次网格地形参数化对WRF模式在复杂地形区风场模拟的影响

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干旱气象 2016年第1期34卷 96-105,124页

作者：马晨晨余晔何建军陈星解晋中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站甘肃平凉744015 中国科学院大学北京100049 江苏连云港市气象局江苏连云港222006

黄土高原特殊的地形导致该地区风场特征复杂,本文以黄土高原为研究对象,通过3组数值模拟试验,探讨次网格地形参数化对WRF模式模拟近地面风场的影响。结果表明:地形越复杂,次网格地形标准差越大,WRF模式中离站点最近格点的海拔高度与站... 详细信息

黄土高原特殊的地形导致该地区风场特征复杂,本文以黄土高原为研究对象,通过3组数值模拟试验,探讨次网格地形参数化对WRF模式模拟近地面风场的影响。结果表明:地形越复杂,次网格地形标准差越大,WRF模式中离站点最近格点的海拔高度与站点实际海拔高度差异越大;研究时段内,若不考虑次网格地形影响,观测风速较小时,WRF会高估风速,而观测风速较大时,WRF则低估风速。在相对平坦的地区,模拟风速与观测风速之间的均方根误差较小,地形越复杂时,均方根误差越大。采用次网格参数化方案后,模式对风速的模拟有明显改进,认同指数、准确率、相关性等都有明显提高,模拟误差明显降低。3组试验均能模拟出风速的日变化,但不考虑次网格地形影响时,模拟的风速几乎是观测值的2倍,考虑次网格地形影响后,模拟的风速明显降低,其中Jimenez方案模拟的风速与观测值之间的偏差最小,能更好地描述风速的空间分布特征,而Mass方案仅降低了平原和山谷地区的风速却没有突出山区的高风速,对风速空间变化的模拟不如Jimenez方案。

关键词： WRF 黄土高原次网格地形风场

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初始气象场和次网格地形对WRF模拟复杂地形地面气象场和大气边界层结构的影响

初始气象场和次网格地形对WRF模拟复杂地形地面气象场和大气边界...

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作者：马晨晨中国科学院大学

学位级别：硕士

近地面气象要素是天气和气候研究的重要基本量，可为水资源利用、风能资源评估和农业生产活动等提供重要参考信息。其中风影响天气变化和区域气候的形成，探讨风场特征是陆面过程研究中的一个重要方面，对于天气和气候变化、灾害预警、... 详细信息

近地面气象要素是天气和气候研究的重要基本量，可为水资源利用、风能资源评估和农业生产活动等提供重要参考信息。其中风影响天气变化和区域气候的形成，探讨风场特征是陆面过程研究中的一个重要方面，对于天气和气候变化、灾害预警、风能的有效利用等方面都有重要意义。而温度场，特别是气温的时空分布，是水资源和生态系统评估的重要参考量，也是水文模型的重要输入变量。大气边界层作为联系陆表与自由层大气的纽带，通过与陆-气间动量、能量、水分和物质的耦合影响着区域气候的形成。黄土高原地形复杂，由于地处我国气候分界区和农牧交错带，以及东亚季风影响的边缘，对气候变化和人为扰动响应敏感。黄土高原复杂的下垫面状况导致该地区陆气间的能量、水分交换过程异常复杂，近地面气象要素和地表能量分配空间变异大，特殊的地形也导致该地区风场特征非常复杂。本文以黄土高原为研究对象，首先用NCEP和ERA-Interim两种再分析资料驱动WRF模式(NCEP/WRF和ERA-Interim/WRF)，结合常规气象台站资料、野外台站综合观测资料以及“黄土高原典型塬区能量和水分过程的观测与数值研究”加强观测期资料，通过比较NCEP/WRF和ERA-Interim/WRF对基本气象要素、辐射通量、热通量、土壤温湿度以及边界层结构模拟的差异，全面分析了WRF模式对研究区近地面气象场和大气边界层结构的模拟效果，在此基础上，针对WRF对复杂地形区近地面风速模拟误差大的问题，选用NCEP再分析资料驱动WRF，通过三组数值试验，即不考虑次网格地形影响（Base试验）和分别采用Jimenez和Mass次网格地形参数化方案，探讨了次网格地形参数化对WRF模拟近地面气象场的影响。本研究通过对黄土高原地区进行观测和模拟研究，分析再分析资料对WRF模式模拟结果的影响，探讨次网格地形参数化方案的适用性，为WRF模式在黄土高原地形区的应用提供一些参考，为发展适用于该地区的次网格地形参数化方案奠定基础，研究结果对进一步利用WRF模式研究黄土高原地表与大气边界层相互作用有一定指导意义。主要结论如下:\n 1) NCEP/WRF和ERA-Interim/WRF能够准确地模拟出2-m气温的日变化，对2-m湿度的模拟效果也较好，其中ERA-Interim/WRF对2-m气温、2-m湿度和地表温度的模拟都好于NCEP/WRF。由于研究区地形复杂，模式对10-m风速的模拟不如其他参量好，模拟的风速偏高。\n 2) NCEP/WRF和ERA-Interim/WRF对辐射各分量和地表通量的模拟差异较小，除向下长波辐射外，模式基本能够正确模拟出辐射各分量和净辐射的日变化，模拟偏差主要集中在中午时段。\n 3)受感热通量模拟误差的影响，NCEP/WRF和ERA-Interirn/WRF对于边界层厚度的模拟效果都不好，夜间偏低，白天偏高，但NCEP/WRF能够较准确地模拟出边界层厚度的日变化。NCEP/WRF和ERA-Interim/WRF都能比较准确地模拟出边界层内位温、比湿和风速的变化，但风场的误差相对较大，NCEP/WRF对边界层内位温、比湿、风速和风向的模拟能力好于ERA-Interim/WRF。\n 4)在研究区内，地形越复杂，次网格地形标准差越大，WRF模式中离站点最近格点海拔高度与站点实际海拔高度差异越大。研究时段内，研究区风速较小，平均风速小于5m/s，不考虑次网格地形影响时，模拟风速明显高于观测值，在相对平坦的地区，模拟风速与观测风速之间的均方根误差较小，地形越复杂，均方根误差较大。\n 5)采用次网格参数化方案后，模式对风速的模拟有明显改进，认同指数、准确率、相关性都有明显提高，模拟误差明显降低。模式能模拟出风速的日变化，但不考虑次网格地形影响时，模拟风速几乎是观测值的2倍，考虑次网格地形影响后模拟风速明显降低，其中Jimenez方案模拟的风速与观测值之间的偏差最小。Jimenez方案能更好地描述风速的空间分布特征，而Mass方案仅降低了平原和山谷地区的风速却没有突出山区的高风速，对风速空间变化的模拟较差。总体上，Jimenez方案的改进效果要优于Mass方案。

关键词：黄土高原次网格地形风场初始气象场大气边界层结构

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次网格地形动力效应参数化对降水分布的影响

次网格地形动力效应参数化对降水分布的影响

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第三届长三角气象科技论坛

作者：沈玉伟张耀存南京大学大气科学系

通过计算次网格地形坡度、坡向等参数,提出了次网格地形动力效应的参数化方案,改进了数值模式中复杂地形区域地面气压倾向的计算,并利用P-σ区域气候模式进行数值试验,结果表明次网格地形动力效应参数化方案的引入,对中国区域内冬春季... 详细信息

通过计算次网格地形坡度、坡向等参数,提出了次网格地形动力效应的参数化方案,改进了数值模式中复杂地形区域地面气压倾向的计算,并利用P-σ区域气候模式进行数值试验,结果表明次网格地形动力效应参数化方案的引入,对中国区域内冬春季降水的模拟有明显的改进。

关键词：次网格地形坡度坡向抬升

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