尺度自适应边界层参数化方案在我国西南复杂地形条件下的检验
编号:85 访问权限:仅限参会人 更新:2026-07-31 21:50:01 浏览:0次 张贴报告

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摘要
随着数值天气预报(NWP)模式步入亚千米及百米级的高分辨率,模式动力框架开始显式解析部分大尺度含能湍涡,基于雷诺平均(RANS)假设的传统边界层方案不再适用,发展尺度自适应的边界层参数化方案变得迫在眉睫。本研究利用WRF模式对四川省四峨山复杂地形区域开展了千米级及百米级高分辨率数值模拟,综合利用梯度塔观测、涡动相关通量及无人机低空探空等多源实测数据,全面评估了引入尺度自适应经验权重公式的MYJ-SA方案在“灰色区域”尺度下的适用性与局限性。结论如下:(1)MYJ-SA方案在热力输送上通过引入尺度自适应机制提高了垂直混合效率,一定程度上改善了近地层气温的模拟效果,但由于模式陆面过程可能系统性高估了地表感热分配,反而将底层过量的感热更快地向上输送,导致感热通量的正偏差进一步扩大。(2)MYJ-SA方案在水汽的垂直扩散效率上具有积极的调节作用,一定程度上改善了原方案向上输送水汽能力受限的问题,但试验结果显示单靠一维垂直尺度自适应机制无法将过量的水汽有效向外耗散。(3)MYJ-SA方案在动力混合方面表现为,在垂直方向上能自适应地增强白天高层动量向近地面的输送,并有效抑制夜间稳定层结下的过度湍流混合,使风速廓线更接近观测,但在水平方向上,受高分辨率网格对微地形平滑处理的影响,方案未能刻画出真实的山谷风热力环流,这表明一维垂直尺度的调整无法补偿因三维地形动力拖曳缺失导致的水平风场偏差。(4)将基于平坦下垫面诊断的尺度自适应经验公式直接迁移至复杂地形具有显著的物理局限性,因为在地形起伏剧烈、机械强迫与热力环流相互作用的山区,边界层高度的诊断极易出现滞后或剧烈震荡,而MYJ-SA方案的权重函数高度依赖于局地边界层高度的诊断,造成在复杂地形区域关键参量诊断失效时,该类自适应权重机制便无法被有效激发以修正系统性误差,这凸显了在“灰色区域”尺度下,高分辨率数值模式亟需研发适用于复杂地形的三维湍流参数化方案,并进一步强化陆面-边界层的深度物理耦合。
关键词
边界层参数化方案,尺度自适应,复杂地形,MYJ
报告人
张少波
成都信息工程大学

稿件作者
张少波 成都信息工程大学
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    初稿截稿日期

  • 08月12日 2026

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