高黎贡山复杂地形下局地环流的数值模拟研究

论文摘要

南北走向的横断山脉对于我国西南地区的气候形成至关重要。山脉狭长、山谷纵深、三江并流,地理环境和山脉走向独特,来自印度洋和太平洋的季风被分割于横断山脉东部和西部。西部在西南季风的影响下,山脉迎风坡一带温度低、湿度高且降水丰富,东部背风坡相对干燥,水汽和湿度由东向西递减。高黎贡山是横断山脉群最西部的山脉,其周边的区域气候组成横断山脉地区的气候特征,研究高黎贡山的区域效应,也为我国西南气候做出进一步的研究提供参考。本文利用中尺度模式WRF-ARW（V3.7）分别对2016年干季（12月）和湿季（9月）高黎贡山南段的腾冲-保山地区的山谷风环流进行了模拟,并且加入次网格地形参数化改善近地层风场的模拟效果,研究了YSU、MYJ、MYNN3、ACM2和BouLac五种边界层参数化方案在高黎贡山复杂下垫面的适用性,最后采用优化的参数配置模拟了干季和湿季高黎贡山南段地区的局地环流,分析在不同背景风影响下的环流结构和演变,从而理解局地小气候的成因和差异的机理。论文得到如下结论:（1）高黎贡山复杂地形下,粗略的地形处理会造成风速模拟的偏差。没有次网格参数化,模拟的低风速频率偏小而高风速频率偏大。次网格地形参数化方案通过增加地表拖曳,能够减小风速模拟偏差。采用次网格地形参数化后,对温度模拟的能力提高并不大。但对于风速而言,无论是低风速模拟负偏差还是高风速模拟的正偏差均有明显改善,这是因为地表拖曳Ct值增大。进行次网格参数化后主导风向与观测风向也更加一致。（2）分别采用YSU、MYJ、MYNN3、ACM2和BouLac五种边界层参数化方案模拟腾冲地区近地面和高空的气象要素。YSU方案对温度模拟的效果最好;ACM2模拟的风速平均绝对误差最小,MYJ方案和ACM2方案的风速样本结构较好;MYNN3方案模拟的风向绝对误差最小,YSU和MYJ方案模拟的风向日变化趋势与观测更加一致。YSU方案和BouLac方案比较适合高空温度和风速垂直分布的模拟。（3）云南的干季背景风是干燥是青藏高原南支西南气流,湿季季风有孟加拉湾西南季风和西太平洋东南季风,腾冲主要受孟加拉湾西南季风的影响。分析2016年观测资料发现,腾冲比保山温度低且湿度高,降水更加充沛。基于两站气象要素的差异,分析局地环流特征。高黎贡山南段地区上午9:00时出现谷风环流,夜间19:00时转为山风环流。局地环流以山谷风环流为主,白天多为偏南风,夜间为偏北风和偏西风。白天风速大于夜间。干季西风风力较弱,有利于对流层低层局地环流的发展,山谷内日出日落时由于温度梯度形成不同风向的气流,气流弯折下沉,形成涡旋,又有利于对流边界层的发展。当冷空气南下东北风入侵时,高黎贡山西侧谷风和东侧山风减弱,东、西风在高空相遇,低层5km以下被东风气流控制。湿季全天基本为偏南风,孟加拉湾西南季风较强,系统深厚,高黎贡山南段地区低层主要是西风气流。较强的西南风遇到高黎贡山,在西坡下沉和形成涡旋,西侧湍流混合充分,边界层高度高。当受到台风外围气流影响时,低层也转为东风,使高黎贡山东侧谷风和西侧山风加强。湿季受较强背景风的影响,局地环流发展受到限制,边界层高度低于干季。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 复杂山地的局地环流
•     1.2.2 局地环流的数值模拟
•     1.2.3 云南的大气环流背景
•   1.3 本文研究内容和章节安排
• 第二章 站点、资料和模式简介
•   2.1 观测站点和资料简介
•   2.2 WRF模式简介
• 第三章 次网格地形参数化对近地层风场模拟的影响
•   3.1 次网格参数化方法简介
•   3.2 实验设计
•   3.3 次网格参数化对近地层模拟的影响
•     3.3.1 次网格地形参数化对温度模拟的影响
•     3.3.2 次网格地形参数化对风向风速模拟的影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 不同边界层参数化方案对气象要素模拟的影响
•   4.1 参数化方案简介
•   4.2 实验设计
•   4.3 不同边界层参数化方案模拟气象要素的结果分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 干季和湿季局地环流分析
•   5.1 观测资料分析
•   5.2 模式设置
•   5.3 模拟时段内环流背景
•   5.4 干季局地环流分析
•     5.4.1 西风背景下的局地环流
•     5.4.2 东北风背景下的局地环流
•   5.5 湿季局地环流分析
•     5.5.1 西南风背景下的局地环流
•     5.5.2 东南风背景下的局地环流
•   5.6 边界层高度特征
•   5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献（References）
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邢雯雯

导师: 孙绩华

关键词: 模式,高黎贡山,边界层参数化方案,山谷风,局地环流

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 云南大学

分类号: P434

总页数: 64

文件大小: 7569K

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