利用WRF模拟分析山谷风环流特征

【作者】 王瑾； 张镭；

【机构】 半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院；

【摘要】 本文利用中尺度气象模式WRF模拟了兰州和SACOL(兰州大学半干旱气候与环境观测站)山谷地区2010年4月30到5月2日的气象场,选取没有天气系统过境的2010年5月1日对局地环流日变化特征进行研究,并用兰州大学CM21短波辐射仪的温度观测资料和SACOL的梯度塔观测资料对模式进行验证,结果表明WRF能很好模拟白天的局地环流。研究表明:(1)兰州山谷谷风起止时间为13:00-18:00,持续5h,山风起止时间为23:00-01:00;谷风盛行时间为16:00,山风的盛行时间为01:00;谷风的水平最大速度为5m·s-1,18:00垂直下沉速度为3cm·s-1;夜间01:00谷底和山坡上边界层高度分别为200m和<100m,白天18:00谷底和山坡边界层高度分别为500m和3500m;(2)SACOL山谷的谷风起止时间为16:00-18:00,持续2h,山风起止时间为23:00-01:00,持续时间为2h;谷风盛行时间为18:00,山风盛行时间为01:00;谷风水平最大速度为4m·s-1,18:00垂直下沉速度为2cm·s-1;夜间01:00谷底和山坡上边界层高度分别为200m和<100m,白天18:00谷底和山坡上边界层高度分别为900m和3300m。(3)兰州的谷风环流起始时间比SACOL要早3h,持续时间比SACOL长3h,达到最强的时间比SACOL早2h,主要是由于兰州和SACOL山谷构造差异造成的,兰州山谷是典型的山谷地形,SACOL山谷属于开放型山谷,这种差异对于相同热力条件下的动力强迫作用有很大的影响,所以典型山谷对响应热力强迫产生局地环流的速度比开放性山谷快,另外当有地表辐射加热作用时,模式中的YSU边界层方案对典型山谷地形的动力强迫作用响应快。(4)模式中日落时间相同即辐射冷却开始的时间一致使得两山谷谷风的终止时间相同。夜间YSU边界层方案产生的冷却机制过强使两山谷夜间边界层高度相同,山风特征不明显,持续时间短。兰州谷风水平最大速度比SACOL大1m·s-1,18:00垂直速度比SACOL大1cm·s-1,谷底边界层高度比SACOL低400m,山坡上边界层高度比SACOL高200m,从谷风水平环流速度,垂直环流速度以及环流发展高度均可看出兰州典型山谷的动力作用产生的谷风环流比开放型SACOL山谷地形强迫产生的环流强,环流厚度要大且特征要显著得多。更多还原