基于不同风场的台风浪数值模拟

为了检验FVCOM海洋模式模拟台风浪的效果,分别以CCMP风场和WRF模式模拟风场构建驱动台风浪的海面风场模型,基于FVCOM海洋模式,以2010年的"凡比亚"台风为例进行台风浪数值模拟,并用站点浮标资料进行了模拟结果检验。结果表明,FVCOM海洋模式模拟的水位、有效波高结果与实际观测结果的整体误差较小,模拟效果较好;受到风场与地形的影响,最大增水与减水的区域分别位于台风中心的左侧沿岸和右侧沿岸;风场与表面流场的模拟结果也符合台风过程中的风生流分布特征,即风场与表面流场方向、大小存在一致性。此外,对比分析2种不同海面风场模型下的台风浪模拟结果发现,二者均能较好地模拟此次台风过程,但存在一定的差异,增加WRF模式模拟风场作为强迫驱动风场模拟的有效波高更接近观测值。     

两次强降水过程数值模拟的对比分析

该文利用中尺度WRF模式,结合实况探空资料,对2次强降水过程进行数值模拟的对比分析,结果表明:不同试验的模拟结果中于高原模拟的大值雨带范围偏大,而盆地的大值雨带整体向西南偏移。模拟结果中出现误差原因之一都表现为500h Pa高度场上出现低压中心偏移;在温度和水汽的垂直廓线中,高原和盆地的模拟结果都与实况探空站的变化趋势一致。不同点表现为:温度和水汽模拟的垂直廓线中,高原的平均误差小于盆地。     

利用WRF模拟兰州城市边界层

利用WRF中尺度模式对兰州城市边界层进行了模拟,结果表明,WRF在兰州地区模拟效果较好,可用于研究山谷城市的大气边界层情况。     

一次低温天气过程的数值模拟与诊断

利用WRF模式对2009年1月23～25日出现的覆盖沪宁高速公路的一次低温天气过程进行了数值模拟。结果表明,江苏处于西北气流的风场中,北方冷空气源源不断地输送至此,使江苏大幅度降温;苏南大部分地区存在较强的冷平流,沪宁高速公路沿线均被冷平流控制,温度平流为低温的形成、发展及维持提供了一个相对稳定的热力背景;对流层低层几乎没有垂直运动,绝热冷却项不是造成此次低温天气的主要原因;模拟区域内高低层水汽含量较低,且近地层风速较小,上下层空气热量交换不显著,此形势有利于夜间辐射降温;研究地段内的向下长波辐射较弱,地面吸收的热量少,使江苏维持低温天气。     

城市绿地风场的不同数值模拟方法比较研究

为了解适用于城市绿地风场的数值模拟方法,选用了FLUENT软件和城市街谷大气动力模式分别对城市中某建筑周围的风场进行了模拟分析。实例表明,上述软件与模式都能正确模拟出建筑周围风场的基本特征,其中FLUENT软件对局部风场细节描述更为详细;而在较大区域的风场模拟上,城市街谷大气动力模式数据前处理相对灵活,在将来的风场模拟方面具有较强的应用价值。     

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

利用常规资料、气象卫星、多普勒天气雷达、NCEP/NCAR再分析资料以及中尺度数值模式WRF,对2013年8月10日凌晨发生在青岛近海上空一次飑线大风过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:此次飑线过程与低空急流的水汽输送、高空急流入口区右侧的强辐散抽吸以及850 h Pa切变线的触发等因素共同影响形成。分析飑线的垂直结构,发现高空存在强烈辐散,低空存在强烈辐合,对流层中高层较干的下沉气流,是导致海面强阵风形成的主要原因。对假相当位温、k指数等物理量进行诊断分析发现,出现海难事故海区强对流发生前大气层结不稳定。利用WRF模式成功地模拟了此次飑线过程,表明可利用区域中尺度数值预报模式分析强对流天气系统的结构和时空变化特征。     

基于WRF模式对西安夏季不同性质降水的数值模拟检验

[目的]了解WRF模式对西安地区夏季不同性质降水的预报能力。[方法]基于西安地区气象观测站的实况数据、Micaps观测资料、WRF实时预报数据,采用西安市气象台业务化运行的WRFV3.1对2011年7月21日和8月15日2次强对流天气过程及9月5~6日区域性暴雨过程进行模拟分析。[结果]在暴雨预报中,模式对暴雨雨带走向、落区、强度、强降雨中心位置以及强降水出现的时间段均与实况基本吻合,也可以较为准确地预报暴雨中对流层中低层风场的演变;在短时局地强降水中,模式对于降水的落区、发生时间有较为准确的预报,预报时效可达24~36 h。[结论]WRF模式能够对西安地区夏季不同类型降水进行预报,为气象服务提供较为准确的预报支持。     

木材干燥窑内风速与流场均匀性的数值模拟

以试验用木材干燥窑为实物模型建立数学模型,利用CFD软件对内部流场进行模拟,通过多组数据对比,得到设备参数一定的情况下流场最均匀时的风速,为木材干燥设备及过程参数设定提供可靠的参考值。     

WRF模式对青海东部地区暴雨过程的数值模拟

运用WRFV3.3模式通过设定模拟区域、两重嵌套网格以及针对各种物理过程选用参数化方案等,对青海东部地区2007年8月26～27日发生过的一次大暴雨天气过程进行数值模拟研究,并与实测资料进行对比分析,对WRFV3.3模式在青海地区的模拟效果进行评估。结果表明,从降水量的模拟结果来看,模式对于微物理过程和积云参数化方案敏感,对陆面过程、长波辐射、短波辐射、近地面层和边界层方案不敏感;对2007年8月26日青海东部地区暴雨过程的模拟结果进行评估,西宁、化隆、尖扎、清水河、黄南各站的12 h降水量平均误差分别为-86.5、-75.5、-71.0、-14.0、-100.5 mm;降水落区面积偏大;积分时间为0～12、12～24、24～36、36～48 h的模拟值和观测值相关系数分别为0.66、0.57、0.60、0.51,平均相关系数0.58。     

南京冬季浓雾的边界层特征与数值模拟分析

利用2007年南京信息工程大学校内开展的冬季雾天边界层探测试验,分析了2007年12月13～14日南京一次大雾天气的温度、风向、风速、湿度廓线特征及其在雾生消过程中的演变规律,揭示了南京冬季大雾的边界层结构特征,并利用中尺度数值模式模拟了雾发展的整个过程。结果表明,雾发展过程中近地层逆温和湿度变化对雾的生消有很大的作用,另外,近地面层风向对平流雾的生消也有影响。中尺度数值模式能够较好地模拟雾体发展过程中温度、湿度、垂直速度等各物理量的演变,模拟雾体水汽含量可以预报雾的生消过程。     

华北地区一次积层混合云降水过程的数值模拟分析

利用新一代非静力平衡中尺度数值模式WRF模拟,从动力、热力机制和微物理过程等方面分析了2009年4月30日08:00～5月2日02:00发生在华北地区的一次积层混合云降水过程。结果表明,水汽辐合主要是由西南暖湿气流提供,且西南暖湿气流区域的大气层结始终处于对流不稳定状态,为华北地区对流的发展提供了热力机构基础,而均匀上升气流场中的波动导致了对流云镶嵌其中;降水云系中冷云降水机制与暖云降水机制共存,主要降水由对流云提供,而播撒-供应机制可能是导致此次积层混合云降水的主要原因。     

昆虫迁飞场的数值模拟

选用一维ＴＫＥ模式，以国家气象局的常规气象资料为基础。以Ｅ－ε闭合求其数据解，模拟出边界层内任意迁飞高度上的风温要素值，从而得到昆虫迁飞场的时空分布，为昆虫迁飞行为生态学研究和迁飞性害虫的异地预测提供了基础数据。     

土地利用类型变化对兰州市大气边界层特征影响的数值模拟

利用3个不同时期土地利用资料,对2012年6月份兰州强迫大气背景下陆面特征的USGS、MODIS以及卫星反演资料分别进行数值模拟,并与土地利用类型变化对兰州边界层的影响进行了对比分析.结果表明,WRF模式在高分辨率（1 km）下,模拟积分稳定,数据改变前后能较好地模拟兰州市区大气边界层特征;土地利用类型的改变对中尺度的环流形势没有影响;温度场上山谷温度明显高于山区温度,表现为热岛效应,且高度越低强度越大;不断改变土地利用类型,代表城市化进程,影响城市边界层高度且其不断增加,改变地表能量特征且其不断增加,土壤湿度不断减少.     

阜阳市边界层风速变化特征分析

该文利用2014—2016年阜阳探空站探空数据资料,分析阜阳市边界层地面到300m、600m、900m高度的风速变化特征,结果表明,阜阳市边界层风速的变化与季节变化关系密切,即春季最大,冬季次之,夏季最小;从地面到300m平均风速随高度增加很快,而在较高的层次300~900m,风速增加变缓;边界层300~900m风速随高度的变化并不一定是越来越大,经常出现600m高度上风速大于900m的情况。     

超大跨屋面结构风速时程的数值模拟研究

基于自然风的特性,采用AR模型(自回归模型)模拟具有时间和空间相关性的随机风速时程,并对Whittle递推算法进行了改进,用于求解回归系数矩阵,编制了相应的风速时程模拟程序.算例表明:该法计算效率高,所编制程序可用于超大跨结构复杂屋面随机风场模拟.另外,通过对AR模型有关参数的分析讨论知:对于Davenport谱,兼顾精度和效率,时间步长取0.1 s左右、截取频率上限取5～8 Hz比较适宜.     

贵州典型暴雨地形影响的数值模拟

以2011年6月5～6日贵州山地暴雨为例,采用中尺度数值模式WRF对贵州省典型的山地暴雨进行数值模拟,分析山地地形对暴雨环流的影响。结果表明,地形对500hPa的风场尽管没有改变大的分布格局,但发现地形未处理时的分布相对复杂;在700hPa层次上,去除地形影响时扰动更加明显;当消除地形后。南北气流交换更加明显,移动速度更快;未处理地形情况下的湿度分布更为复杂,西部地区有大量的高值中心;西部地势高,未处理地形时对天气系统的影响比较大。可见,地形未处理时环流系统的分布比消除地形时相对复杂。     

贵州典型暴雨地形影响的数值模拟

以2011年6月5~6日贵州山地暴雨为例,采用中尺度数值模式WRF对贵州省典型的山地暴雨进行数值模拟,分析山地地形对暴雨环流的影响。结果表明,地形对500 hPa的风场尽管没有改变大的分布格局,但发现地形未处理时的分布相对复杂;在700 hPa层次上,去除地形影响时扰动更加明显;当消除地形后,南北气流交换更加明显,移动速度更快;未处理地形情况下的湿度分布更为复杂,西部地区有大量的高值中心;西部地势高,未处理地形时对天气系统的影响比较大。可见,地形未处理时环流系统的分布比消除地形时相对复杂。     

WRF边界层参数化方案对青海强降水数值模拟的影响--以2012年7月28-30日发生在青海东部的一场强降水为例

利用WRFV3中尺度数值预报模式提供的8种边界层参数化方案（YSU方案、MYJ方案、GFS方案、QSE方案、MYNN2.5方案、MYNN3.0方案、ACM方案、Boulac方案）,对2012年7月28-30日发生在青海东部的一场暴雨进行数值模拟比较试验。整体而言,湍流动能类方案（MYJ、QNSE、MYNN2.5、MYNN3.0、Boulac）能够较好地反映出了降水区的宽度与走向;在湍流动能类方案中,无论是降水的强度还是气象要素的模拟,与实际比较接近是的高阶湍流动能类方案,在此例中,MYNN2.5方案优于MYNN3方案。     

滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响研究与数值模拟

为了探明膜下滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响规律,以田间试验为基础,控制出苗水灌水量,研究棉花根区土壤盐分的运移特征及出苗率,并建立HYDRUS土壤盐分运移模型,模拟1膜2管6行、1膜3管6行和1膜3管5行的种植模式下,在出苗水灌水量不同时,棉花根区土壤盐分的分布规律。结果表明:灌水后,膜孔处0～20 cm深度土壤盐的质量分数随蒸发时间延长而逐渐增高,威胁棉苗生长,且土壤盐质量分数与棉花出苗率呈线性负相关,棉花出苗时0～20 cm深度土壤盐质量分数的极限值、临界值、适宜值分别为6.81 g/kg、4.09 g/kg和2.28 g/kg;1膜3管6行种植模式下,当出苗水灌水量为1 125～1 275 m³/hm²时,可以兼顾保苗、节水的目标,是合理的机采棉种植模式。