基于WRF的青岛市城市热岛与海陆风的交互作用

论文摘要

沿海地区城市受到城市热岛和海陆风局地环流的共同作用,对城市及其周边环境产生影响。同时,我国沿海城市地处季风环流区,还受到大尺度季风环流影响。本文选择我国北方地区的沿海城市青岛市为研究区,探求在季风环流背景下城市热岛与海陆风的相互作用,该研究不仅能丰富海陆风与城市热岛研究理论,而且可以为改善城市及周围地区的人居环境提供借鉴。同时近些年来地理信息技术、遥感技术和中尺度数值模拟模式的发展为丰富和改善地理空间数据和中尺度气候模拟提供了技术支持。本文基于气象观测数据、土地利用数据、Landsat遥感影像数据和NCEP-FNL全球再分析数据,依托RS、GIS技术和WRF模式,采用相关分析、土地利用遥感解译和数值模拟等方法对模拟试验方案及土地利用数据进行优选,确定基于WRF的本地化模拟试验方案。在此基础上对青岛市城市热岛与海陆风的相互作用进行初步分析,主要结论如下:（1）不同参数化方案组合对气象场的模拟效果有明显影响,通过方案优选确定了针对研究区的模拟试验方案。参数化组合方案为:WSM 3-class微物理方案+YSU边界层方案+Revised MM5 Monin-Obukhov近地面方案+Kain-Fritsch积云对流方案+RRTM长波辐射方案+Dudhia短波辐射方案+Unified Noah land-surface陆面过程方案;土地利用数据为中科院提供的LUCC2015;模拟空间分辨率为3km。该方案风速模拟值与观测值的相关系数在0.5-0.75之间,均方根误差小于1.61;气温模拟值与观测值的相关系数达到0.82以上,均方根误差小于2.50。（2）不同季节的海陆风对城市热岛范围的影响不同,在海风环流较弱的冬季,海陆风日的城市热岛范围与该季节的平均范围相比有所扩大;而在海陆风较强的夏季,海陆风日的城市热岛范围与该季节的平均范围相比缩小。（3）冬、春季海风环流使得城市热岛出现的时间提前,消失的时间滞后,城市热岛时间增长;夏、秋季,海风环流对城市热岛出现和消失的时间无明显影响。陆风对城市热岛强度的影响较弱,而随着海风环流的发展,风速增强,对城市热岛的缓解作用也愈加明显。（4）城市热岛对海风的影响较为明显,而对陆风的影响并不显著。农田试验下,城市热岛减弱,城市动力作用（摩擦）变小,海风的强度增强,影响范围增大;城市试验下,城市热岛增强,城市动力作用（摩擦）变大,海风在未到城市之前增强,到达城市后海风减弱,海风的影响范围减小。可见就地面风场而言,城市动力作用对海陆风的影响大于热力作用,这种影响在夏季的表现尤为明显,夏季海陆风日农田试验对海风的增强效应比城市试验更显著。（5）从风场的垂直结构来看,城市热岛强度的变化对春、夏季节海风的垂直结构的影响大于对秋、冬季节。具体表现为:城市热岛减弱,海风环流的垂直结构变薄;城市热岛增强,垂直结构变厚。总体上看,城市热岛强度的变化对垂直结构的影响比较明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 研究现状及评述
•     1.2.1 城市热岛的研究
•     1.2.2 城市热岛与海陆风的研究
•   1.3 研究内容与研究方法
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 关键问题和创新之处
•     1.3.3 研究方法
• 第2章 研究区概况与数据来源
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 自然地理概况
•     2.1.2 社会经济概况
•   2.2 青岛市气温的变化特征
•     2.2.1 年平均值的变化
•     2.2.2 季节平均值的变化
•   2.3 青岛市近地面风的变化特征
•     2.3.1 年平均值的变化
•     2.3.2 季节平均值的变化
•   2.4 数据来源
•     2.4.1 气象数据
•     2.4.2 土地利用数据
•     2.4.3 初始场数据
• 第3章 模式试验设计与检验
•   3.1 WRF模式简介
•   3.2 敏感性试验方案设计
•     3.2.1 参数化方案组合
•     3.2.2 土地利用数据
•     3.2.3 水平空间分辨率
•   3.3 最优方案的选择
•     3.3.1 参数化方案的优选
•     3.3.2 土地利用数据的优选
•     3.3.3 水平分辨率的影响
•     3.3.4 模拟试验方案确定与评价
• 第4章 海陆风对城市热岛的影响
•   4.1 指标的选取与试验方案
•     4.1.1 海陆风日指标
•     4.1.2 城市热岛强度的指标
•     4.1.3 模拟试验方案
•   4.2 对城市热岛范围的影响
•   4.3 对城市热岛出现时间的影响
•   4.4 与城市热岛强度的关系
•   4.5 本章小结
• 第5章 城市热岛对海陆风的影响
•   5.1 模拟试验方案
•   5.2 城市热岛对地面海陆风风场的影响
•     5.2.1 对海陆风范围的影响
•     5.2.2 对海陆风强度的影响
•   5.3 城市热岛对海陆风垂直结构的影响
•     5.3.1 控制试验条件下海陆风的垂直特征
•     5.3.2 农田试验条件下海陆风的垂直特征
•     5.3.3 城市试验条件下海陆风的垂直特征
•   5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于淼

导师: 廉丽姝

关键词: 城市热岛,海陆风环流,敏感性试验,模式,青岛市

来源: 曲阜师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 气象学,气象学,环境科学与资源利用

单位: 曲阜师范大学

分类号: X16;P425;P407

总页数: 60

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