不同边界层方案对一次西南涡暴雨过程模拟的对比试验

利用WRF中尺度预报模式（V3.7.1版本）采用6种边界层参数化方案（YSU、MYJ、ACM2、MYNN2.5、BouLac、QNSE），对2015年8月16日~19日一次西南低涡强降水过程进行数值试验，对比分析了不同边界层方案对西南涡特征、降水及边界层物理量场等模拟的影响。结果表明：6种边界层方案对西南涡路径、强度及降水的模拟具有明显的影响，其中ACM2方案对低涡移动路径和降水的模拟效果最好。不同边界层方案模拟的位势高度和风场、相对涡度、垂直速度和相当位温的分布具有显著的差异，YSU和QNSE方案模拟的西南低涡中心的正涡度柱可从对流层低层伸展到200 hPa，ACM2方案模拟的相对涡度与实况最接近。6种方案均较好地模拟出了边界层高度、地表感热和潜热通量的日变化特征，其中QNSE方案模拟的边界层高度和地表热通量的值最大，而ACM2模拟的值较小，这可能与QNSE方案考虑了湍流与波的共同作用等更为细致的物理过程有关。可见，不同边界层方案对西南涡暴雨过程中不同物理量场的模拟有着较大的影响，选择合适的边界层方案能提高对西南涡天气过程的预报准确率。 关键词： 参数化方案；西南低涡；降水；边界层结构；数值模拟     

南水北调中线工程水源区蒸散发计算方法比较及影响因素分析

以南水北调中线工程水源区为研究区域，采用1961~2007年9个气象站点气象观测数据和黄家港水文站实测径流资料，以FAO彭曼蒙特斯公式和水文模拟法为标准分别对多种潜在蒸散发计算方法和实际蒸散发计算方法进行比较研究，并分析了陆面蒸散发的影响因素。研究表明：南水北调中线工程水源区存在“蒸发悖论”现象，Priestley Taylor公式计算结果偏大，但与FAO 彭曼蒙特斯公式存在良好的相关关系，在气象资料较少时可以考虑建立相关方程进行推求。傅抱璞公式与水文模拟法计算结果较为接近，相关关系最优。潜在蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、风速、净太阳辐射、日照时数呈正相关，而实际蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、净太阳辐射、日照时数呈正相关，与风速呈负相关。净太阳辐射是影响陆面蒸散发的核心因素     

华山观风电场风能资源评价

利用华山观风电场40 m测风塔2005年4月至2008年3月的测风资料，计算了平均风速、风速频率、风向频率、各方向风能、风功率密度及有效风速时数等各项风能参数，依据国标《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）中风功率密度等级划分标准对风电场的风能资源进行了评价，并利用距风电场最近的钟祥气象站的累年及同期气象资料，对测风期间的测风背景进行了分析。结果表明：风电场各高度年平均风速在55～57 m/s，年平均风功率密度在190～205 W/m2，年有效风速百分率在808%～823%；华山观主导风向与次多风向完全相反，不同高度两个方向合计频率在449%～505%；各风向风能分布比风向频率更加集中，不同高度主导风向的能量占478%～606%；风功率密度接近3级，具有一定开发利用价值，技术可开发量约3万kW；华山观风电场测风是在年平均风速小于多年平均风速的气候背景下进行的。     

重庆市广阳岛生态规划对局地气候影响的数值模拟试验

利用城市微尺度模式,模拟分析了重庆广阳岛城市生态规划对局地气候环境的影响。结果表明:城市微尺度模式对原始土地利用方案的精细化模拟显示,广阳岛冬季1月以北风为主,岛屿西侧风速较东侧偏大,而夏季7月的主导风向为东风,岛屿的东北部为偏东风,西南侧为西北风。广阳岛1月和7月的温度场分布都为东高西低。全岛1月都属于舒适度较高的区域,其中岛屿东北部舒适度最高,而7月岛屿东北部由于气温较高,舒适度较低。生态规划方案的模拟表明,对局地小气候影响最大的是温度场,能有效降低了广阳岛的近地面气温。生态规划方案能有效地改善广阳岛的局地小气候,提高人体舒适度,广阳岛冬季1月全岛都较为舒适,而夏季7月舒适度最高的区域位于岛屿中西部。     

MM5与CALMET对北京地区风能资源的初步模拟

利用MM5与CALMET模拟了北京地区10、30、50和70 m高度的风速和风功率密度分布，结果表明：各高度层风速与风功率密度的地域分布具有一致性，模拟的风速最大区位于门头沟西北部，而昌平西部、房山北部及延庆西部的风速次之，风速最小区位于顺义和东部城区；风功率密度的模拟显示京西地区和西北部地区的风资源较为丰富，北京东部、东南部和东北部及市区周边的风资源相对较小，开发潜力低。利用3座测风塔和3个气象站风速观测数据对模拟结果进行了初步检验，表明MM5与CALMET基本能模拟出风速的月变化和日变化特征，模拟和观测具有较好相关性，但模式存在对黄草梁和北梁地区模拟结果偏高、对涧沟地区模拟结果偏低的系统性误差，这可能与模拟区域地形复杂及模式自身分辨率不够等有关。     

24个CMIP5模式对长江流域模拟能力评估

根据1961~2005年长江流域气象站点的实测月降水量和气温数据,采用第5期全球耦合模式比较计划CMIP5(the Fifth Phase of Coupled Model Intercomparison Project)中24个全球气候模式(GCM)的模拟结果,通过计算模拟变量和观测变量平均值的相对误差、归一化的均方根误差、时间和空间相关系数,采用M-K趋势分析方法,分别选用在长江流域模拟气温和降水较好的5个模式进行集合平均,从时间的演变规律和空间的分布特征两方面,检验该模式集合对长江流域模拟气温和降水的能力。研究结果表明:各个模式模拟气温的能力要明显好于模拟降水的能力,但模拟气温较好的模式模拟降水的能力并不一定突出;模式集合的结果表明:在时间尺度上,模式集合平均结果与观测值拟合程度较好,且模式集合的结果振荡幅度较观测值小;在空间尺度上,模式集合的空间分布趋势与观测值大致相同,说明采用的模式集合结果用于预估未来长江流域降水的时空分布特征和演变规律是可行的。     

2015年冬季苏州城市热岛特征研究

基于Landsat土地利用类型分类资料、夜间灯光影像资料、自动气象站资料以及大气边界层探测资料，划分出城市、郊区以及湖区代表站，分析了苏州2015年1月城市热岛日变化、昼夜差异特征以及城、湖温度差日变化特征，并对苏州城市热岛分布特征以及城、湖大气边界层结构差异进行分析。结果显示：(1)白天热岛强度小，09~17时热岛强度均小于1℃，最小值仅为02℃；夜间热岛强度大，19~05时热岛强度维持在12℃以上，最大值为17℃。(2)城、湖温差白天为正，夜间为负，市区变温速率比湖区快约02℃/h。(3) 苏州白天热中心形状不规则，范围大，城郊温差小，夜间形成单一封闭稳定热中心，热中心形状与市区有较好对应，城、郊温差维持在15℃左右。冬季地面盛行西北风，太湖湖陆风现象显著，湖陆风和盛行风向共同影响城市热羽向西南方向发展。（4）城、湖虚位温廓线在白天差异小，均有不稳定边界层形成，夜间市区仍维持不稳定边界层，而湖区有稳定边界层发展，近地层内干岛效应显著。(5)城市热岛影响范围有明显日变化特征，白天城市热岛影响范围小于40 m，夜间大于200 m。     

湖北侧长江三峡河谷地形对风速的影响

选取地处长江三峡河谷(湖北侧)的香溪长江公路大桥桥位区(郭家坝站)附近沿江3个气象站、6个自动站多年的风速、风向资料进行对比分析,讨论了峡谷对河谷内不同区域风速的不同影响。结果表明:在水平方向上,烟墩堡、郭家坝、庙堡等临江3站平均风速偏大、最大风速及极大风速出现大值频次偏高,狭管效应明显,其余非临江站则受局地地形遮蔽影响平均风速偏小、最大风速及极大风速出现大值频率偏低;在垂直方向上,150 m以下风速几乎没有明显的高度变化,实测风廓线指数几乎为0;桥位处阵风性强,阵风系数为1.56。     

CE-QUAL-W2在紫坪铺水库的应用及其参数敏感性分析

采用宽度平均立面二维水动力模型CE QUAL W2，对紫坪铺水库水温结构进行了数值模拟，运用库区实测资料进行了模型的参数率定及验证。库区及下泄水温的计算值与实测值吻合良好，显示模型能较好地模拟库区垂向水温分层的形成发展过程，以及升温期电站下泄水温变化，证实该模型对紫坪铺水库的水温模拟是适用的，也可为同类型水库提供参考。经参数灵敏度分析，发现水温模拟对模型中的风遮蔽系数与动态光遮蔽系数最为敏感，其余参数影响不明显，可取模型默认值。其中风遮蔽系数增大，风速加大，水库表层温度降低，水库垂向混合作用增强，温跃层下移，水温分层明显减弱，库底水温明显提升；动态光遮蔽系数增大，入射的太阳辐射增强，水库上层40 m水体温度升高，中下层水体温度无明显变化     

WRF模式中城市冠层参数化方案在重庆气象环境模拟中的性能比较

目前,耦合在WRF模式中的城市冠层方案包括单层冠层方案（UCM）、多层冠层方案(BEP)以及考虑室内外大气能量交换的多层冠层方案(BEP+BEM)。以2006年高温伏旱天气为背景,典型的拥有高密建筑物的山地城市重庆为研究对象,采用高分辨率的GIS数据替换USGS地形数据,对WRF中的3种城市冠层方案进行了两天的模拟。结果表明：（1）在不采用城市冠层方案时模拟的气温场和风场效果较差,2 m气温模拟值与观测值的均方差达到32℃;（2）在10个城市站点2 m气温的模拟中,BEP+BEM、BEP、UCM方案与观测值的模拟值与观测值的均方差为13℃、14℃、21℃,UCM方案相对较差,BEP+BEM方案最好;（3）在10 m风速的模拟中,单层方案结果偏大,两种多层方案与观测值有较好的一致性,二者差别较小。3种方案都能模拟出大致的风向     

湖北省丘陵山区风能资源特征分析

利用分布在湖北省丘陵山区的12个70 m（80 m）高测风塔一整年的资料，对我省丘陵山区风能资源的若干特征进行了较为详尽的对比分析，找出其中普遍的规律。结果表明：（1）我省山区风速季节变化为春季大，夏季和秋季较小；风速日变化为夜间大白天小，且变化幅度相对较大的测风塔主要分布在低山和中山区域；（2）有效风速频率在79%～92%，破坏性风速出现少；（3）风向频率较为集中，主要分布在偏南和偏北两个相反的方位；（4）风速随高度变化较复杂，10～30 m高度风速增加幅度较大，部分地区30～80 m高度存在等风层或风速随高度减小的情况；（5）有效风速段、大风及主导风向下的湍流强度均为中等。研究成果对湖北省，甚至是南方山区风能资源的合理开发利用将有所裨益     

中国风机制造技术转移模式与技术进步效果评价

根据技术转移过程中技术受方的性质,将中国风机制造技术转移分为"外商独资企业"、"中外合资企业"和"中资企业"三种模式.通过技术转移的层次、技术先进程度、技术转移的规模、技术转移的速度,对三种模式下技术转移的效果进行了评价.研究发现,通过技术转移,中国风机制造技术有了迅速的发展,但落后于国际先进水平的情况仍没有改变.中资企业的技术转移模式在转移技术的层次、技术转移规模和技术转移速度上,都要优于外商独资企业和中外合资企业模式,对中国风机制造技术进步的作用更大.在此基础上,本文提出,在中资企业模式下,在引进技术的同时,积极消化吸收,并重视与外国企业开展联合研发,才能最终获得创新能力.这也应当成为中国政府激励政策作用的重点.     

利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析(CFSR)数据,以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估,结果表明:CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为-0.2 m·s~(-1),均方根误差为1.9 m·s~(-1);CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619,相比气象站的相关系数提高了40%~90%;长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据,多年平均风速为6.9 m·s~(-1),标准差为0.2 m·s~(-1)(2.9%);测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数,多年平均值为2 423 h,标准差为112 h(4.6%);评估出25 a一遇(海上风电场的寿命期)、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和6.8 m·s~(-1),最小年等效满负荷小时数分别为2 227、2 280和2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。     

太湖主体湖区对梅梁湾藻类影响定量化研究

针对太湖梅梁湾独特的地理位置和富营养化严重的问题,利用太湖水量水质模型和梅梁湾藻类生长模型,在对模型进行了率定、验证的基础下,模拟了在东南风和西北风两种常见风向的条件下,太湖主体湖区对梅梁湾内营养盐浓度和藻类浓度的影响情况,并将其影响定量化。本次模拟较好地反映了太湖主体湖区在两种常见风场的条件下对梅梁湾内水质影响情况。模拟得到以下结果：在不考虑风场和流场的情况下,梅梁湾内部2001年8月藻类平均浓度为43.18 mg/m³,总氮浓度为2.48 mg/L,总磷浓度为0.248 mg/L,只考虑东南风引起流场的情况下,藻类浓度为41.92 mg/m3,总氮浓度为2.07 mg/L,总磷浓度为0.231 mg/L;考虑东南风风场和流场两个因素的情况下,藻类浓度为53.86 mg/m3,总氮浓度为2.06 mg/L,总磷浓度为0.229 mg/L;同期,只考虑西北风风场的情况下,藻类浓度为42.55 mg/m³,总氮浓度为2.19 mg/L,总磷浓度为0.232 mg/L;考虑西北风风场和流场两个因素的情况下,藻类浓度为50.71 mg/m³,总氮浓度为2.17 mg/L,总磷浓度为0.233 mg/L。结果表明,梅梁湾内部的氮、磷等营养盐浓度受到由太湖主体湖区的风场变化引起的湖流扰动的一定影响;太湖主体湖区对梅梁湾内部藻类浓度的影响主要是由藻类漂移引起的,由营养盐浓度改变而引起的藻类浓度变化非常小。     

合肥市PM_(2.5)浓度时空分布特征及影响因素分析

利用2017年合肥市污染监测站点PM_(2.5)浓度数据、气象数据以及土地利用类型数据,结合随机森林算法(RF)与土地利用回归模型(LUR),模拟合肥市PM_(2.5)浓度空间分布,并利用主成分分析法对PM_(2.5)影响因素进行分析。结果表明:(1)合肥市PM_(2.5)浓度日变化特征大致呈双峰变化,春季、夏季及秋季的峰值多出现在8∶00～9∶00,而冬季的峰值则出现在10∶00～11∶00。低谷值大致都出现在15∶00～17∶00。全年PM_(2.5)浓度变化趋势与春季类似。夏季PM_(2.5)浓度变化最为平稳。(2)2017年合肥市PM_(2.5)浓度分布由城市中心向外减弱,形成北高南低,西高东低的空间分布格局。(3)影响因素方面,PM_(2.5)浓度变化与降水、风速以及相对湿度等呈负相关关系,日照对PM_(2.5)浓度的影响较大,气压及其他污染物与PM_(2.5)浓度呈正相关关系,其中NO_2对PM_(2.5)浓度的影响力度较大。