WRF模式对渤海和黄海海面风预报误差分析

基于WRF模式的2019年24h、48h和72h预报结果,选取渤海、黄海8个浮标站位观测的海面10m风速和风向进行直接对比检验和误差统计分析。结果表明：(1)模式24h预报结果最优,随着预报时效的增长,预报值与实测值相关性下降,预报值离散度增大;(2)当实测风力在45级时,预报风速与实测风速平均偏差最小,两者在数值大小上吻合最好,随着风力增大(或减小),平均偏差和均方根误差增大;(3)不同风向条件下的风向平均绝对误差均在0°～30°,其中N向风时,风向平均绝对误差最小,其次为S和SW向,当实测风向为东向风时,WRF预报的风向误差最大;(4)不同海域而言,WRF对黄海海域风速风向的预报能力明显优于渤海海域,这主要是由于渤海海域的特殊地理位置导致,WRF模式对冷空气导致的大风过程的预报效果优于对台风导致的大风过程的预报。     

基于WRF模式的广东海上风资源评估

在概述风资源评估传统方法的基础上,通过以下两个方面对基于WRF模式的海上风资源评估方法进行探讨。首先,详细分析了基于WRF模式的海上风资源评估的过程;其次使用珠江口某设计中的海上风场作为算例,进行了风资源量化估计,并对结果进行了对比。得出的主要结论为,鉴于我国缺乏长期和大面积的海上测风网,使用数值天气预报对海上风资源进行评估是必须的;风切变指数的变化剧烈,不应视作常数;数值预报数据应根据测风塔数据进行校正;对于选定了位置的风场,根据现场测风塔和根据数值天气预报给出的评估结果无显著差别。     

植被下垫面Z0的估算及其改进影响评估

利用卫星遥感反演数据和多种观测资料,基于形态学-遥感反演的方法,估算我国主要植被下垫面的空气动力学粗糙度长度(Z₀),将其应用于区域大气化学模式(WRF-Chem)中改进模式默认Z₀值,并结合全国气象和污染物观测数据进行改进效果评估,探究Z₀改进对模式气象场和化学场模拟结果的影响.结果表明:(1)Z₀高值主要位于森林类下垫面,可超过1m;农田、草地类下垫面Z₀值较小,低于0.5m,其余植被下垫面的Z₀值基本介于两者之间.(2)Z₀改进后,10m风速(WS10)和地表温度(TSK)的改进效果较好,而2m温度(T2)和相对湿度(RH)的改进效果不明显;从空间分布和不同下垫面结果来看,Z₀对TSK主要是增温作用,对WS10是减小作用;就改进比(各要素改进后的模拟值与改进前的模拟值之差比上改进前的模拟值,下同)而言,Z₀改进对WS10的影响大于TSK.从对污染物浓度效果评估看,Z₀对PM_2.5和PM₁₀模拟改进效果较好,对其它污染物(SO₂、NO₂、O₃)的改进效果不明显.(3)对比气象要素和污染物浓度效果评估可知,Z₀改进对气象要素的影响大于污染物浓度,其主要是通过影响气象场来间接影响污染物浓度.总的来看,Z₀改进影响最大的是气象场的10m风速,考虑其原因在于改进后的Z₀普遍高于改进前模式默认Z₀值,而Z₀是表征地表粗糙度的变量,由于地表粗糙度的增加,增强了对气流的阻碍作用,使得近地层风速减小.     

WRF模式最优参数化方案在不同空气质量模式的应用

精准的气象场和适用的空气质量模式是优化大气污染模拟的重要途径.为提升四川盆地冬季大气污染模拟效果,利用WRF模式25组参数化方案组合,进行气象场模拟试验,基于最优方案数据,以四川盆地某大型钢铁厂为例,分别驱动AERMOD模式和CALPUFF模式,通过研究区域4个国控站数据对模拟结果进行对比验证.结果表明,WRF模式参数化方案选取对地面风场、高空风场和地面湿度场模拟效果影响较大,对地面温度场、高空温度场和高空湿度场模拟效果影响较小,SLAB陆面过程方案、 Dudhia短波辐射方案分别与YSU、 ACM2、 BouLac和MRF边界层方案的组合,均能较好地模拟四川盆地冬季地面风场、温度场和湿度场的变化趋势,结合高空风温湿统计参数综合分析可知,第1组方案适用于达州气象场模拟,第13组和第17组方案分别适用于成都白天和夜间时段气象场模拟.CALPUFF模拟结果与监测值的相关性整体优于AERMOD,从站点角度分析,CALPUFF在国控站3号的模拟效果相较AERMOD提升较大,在国控站2号的模拟效果提升较小,从大气污染物角度分析,4个国控站CALPUFF对NO_x和PM     

四川盆地一次污染过程的WRF模式参数化方案最优配置

精准的气象场是空气质量模型的基础,本文对中尺度气象模式WRF(The Weather Research and Forecasting)中微物理过程方案、陆面过程方案、行星边界层方案以及积云参数化方案进行组合,设计了24组参数化方案,对2014年5月初四川盆地内一次空气重污染过程中的气象场进行了模拟,将模拟输出的10 m风速、2 m温度、2 m相对湿度、水汽混合比廓线及位温廓线与研究区内14个气象站及1个探空站的实测数据进行对比.结果表明,Mellor-Yamada-Janjic(MYJ)边界层方案能更好的模拟出盆地内风速的变化趋势,而Yonsei University(YSU)边界层方案模拟的2 m相对湿度效果更优.第16组参数化方案(由WRF Single-Moment 3-class(WSM3)方案,热扩散(SLAB)方案、Mellor-Yamada-Janjic(MYJ)方案及Grell-Devenyi(GD)方案组合)能够较好地模拟盆地近地面风场的水平分布及风速的日变化规律,模拟的温度日变化规律更贴合实际情况,同时能够模拟出边界层内水汽混合比及位温的垂直分布特征,对边界层内逆温层和混合层的模拟也更加贴近实际,尽管该方案对2m相对湿度的模拟并不是最好,但基本能够模拟出四川盆地气象要素的变化特征,因此认为第16组参数化方案(WSM3,SLAB,MYJ及GD)适用于模拟此次重污染过程的气象场.     

海面散射对舰船编队电磁干扰影响的数学模型

从舰船编队的抗干扰需求出发,从海面散射对耦合途径的影响、海面散射路径和雷达波在海面上的反射特性3个方面建立起较为全面而系统的数学模型。首先结合镜像理论获取了海面散射的菲涅尔区,然后结合传统的＂四路径＂模型分析出舰船编队间电磁干扰的主要路径,最后结合海面的分形几何特性和海水的介电特性,推导出典型海况下海面的散射系数表达式。建立的数学模型不仅可以为舰船编队间电磁干扰的计算提供有力工具,还可以对遥感、海洋探测等多项技术予以理论支撑。     

环渤海区域风能资源WRF同化模拟及特征分析

利用WRF模式及其3DVAR同化模块,结合环渤海区域风能资源观测网测风塔观测数据,设计并构建了多种3DVAR 同化方案,用来提高环渤海区域风能资源数值模拟初始场质量。以2010 年4 月12 日至13 日一次大风过程为研究对象,利用该同化方案进行了一系列WRF数值模拟对比试验。选择较优的3DVAR同化方案对环渤海区域70 m高度风能资源进行了2009 年6 月1 日至2010 年5 月31 日一整年的数值模拟。模拟结果表明,较优的3DVAR同化方案能有效地改进区域风能资源数值模拟初始场质量,主要体现在模拟值与实测值更为接近,模拟效果得到显著改善。环渤海区域70 m高度年平均风速和年平均风功率密度呈现出南小北大的分布特征,渤海中部和北部风能较大,沿垂直于海岸线向内陆方向,风能参数急剧减小。     

两种再分析资料对我国西北地区沙尘模拟的影响

利用耦合了Shao04起沙参数化方案的WRF/Chem模式对2014年4月22～25日发生在我国西北地区的一次沙尘天气进行了模拟,基于ERA-Interim和NECP-FNL两种再分析资料,探究了WRF/Chem在不同再分析资料提供初始场和边界条件时对沙尘天气的模拟能力,并分析了两种再分析资料对模拟结果影响的主要原因。总体来看,WRF/Chem在两种再分析资料提供初始场和边界条件时,均能较合理的模拟出主要的起沙区域、沙尘强度及其时空变化特征,沙源地附近和下游地区各个站点模拟的PM_(10)浓度时间变化特征与观测结果也较为吻合。但相比较而言,对西北地区此次沙尘天气过程,从沙尘的空间分布、沙尘浓度、垂直沙通量和地面各代表站点PM_(10)浓度变化等方面的模拟结果来看,NECP-FNL数据为模式提供初始场和边界条件时要优于ERA-Interim数据的结果,这主要与NECP-FNL数据在WRF/Chem模式中能相对较好的描述起沙过程中摩擦速度的量值有关,从而使得模拟的沙尘区域、强度和垂直沙通量更为合理。     

海风环流对上海一次臭氧污染过程影响的数值模拟研究

本文针对上海2017年夏季的一次臭氧污染过程,利用WRF-Chem模式模拟了海风环流在臭氧输送、聚集和消散过程中所起的作用.结果表明,白天的海风在沿海区域对500 m高度以下的近地面大气起到清洁作用,但海风环流上支离岸气流也会将海风辐合带的高浓度臭氧输送回到近海的边界层中上部,同时,海风环流和热岛环流的加强效应有助于臭氧前体物（VOC和NO₂）在辐合带和近海边界层中上部的聚集,从而加快生成臭氧的光化学反应,进一步地加剧臭氧高值区的臭氧污染.在此基础上设计的敏感性实验分析了城市化和海温的贡献.结果发现,城市化会加重上海地区边界层上部的臭氧污染,白天城市热岛环流对海风环流存在正向叠加作用,增强近地面的向岸风;而海温升高会削弱海风,对臭氧的分布产生很大的影响,进一步证明海风环流在臭氧分布的变化中起到了重要的作用.     

金龙顶子火山喷发柱动力学参数的估算及其灾害评价

用厚度对数-面积平方根法求得金龙顶子火山四海期喷发物体积为0.2155km3。根据最大浮岩碎屑粒度等值线分布特征,估算四海期喷发柱气冲区高度2.5km、对流区高度10.0km、伞状区高度13.86km;风速25-30m/s;初始喷发温度800℃;喷火口半径50m;初始速度250m/s;质量喷发率106.54kg/s;体积喷发率103.26m3/s;喷发高峰时上升速度100m/s;喷发柱中央线温度210k;喷发柱宽度半径为2km;伞状区向外辐射速度20～7m/s;喷发持续时间约为32.91小时;释放能量为1.62×1019J。在火山喷发数值模拟软件模拟验证的基础上,对金龙顶子火山灾害进行了评价预测。     

海岛近岸海域资源环境承载能力评价及其应用

为定量研究海岛近岸海域资源环境承载状态,满足开发进程中可持续发展的需求,构建了海岛近岸海域资源环境承载能力三级评价指标体系,以空间资源承载能力、生态环境承载能力和生态系统承灾能力作为基础指标,对海岛近岸海域进行全面评价,依据其生态系统特征与人类活动特征,分别选择人工岸线开发类型、海域使用类型、水质状况、生物群落健康状况、灾害风险状况等指标开展分类评价,最后利用“短板效应”方法进行复合评价,将评价结果划分为可载、超载与临界超载3个级别,并以辽宁长兴岛为例开展实证研究.结果表明,长兴岛近岸海域 岸线开发强度为0.87,海域水质达标面积比率为0.75,鱼卵仔鱼平均密度为4.45 ind/m3,这3个单项指标的计算结果 均超过相应超载分级标准,受空间资源承载力和生态环境承载力短板要素的影响,该海域资源环境承载力状况为“超载”.表明以资源、生态环境和灾害等要素构建评价指标体系可客观全面地评价海岛近岸海域资源环境承载力状况,并能够科学地遴选出主导其承载力强弱的短板要素.长兴岛近岸海域可通过填海施工中预留过水通道、人工放流增补渔业资源、调整陆源排污口位置、实行岸段生态修复等措施优化开发利用方式,提升空间资源承载能力与生态环境承载力,逐步减弱短板效应.长兴岛近岸海域承灾能力属“可载”级别,为满足该区域未来发展过程中防灾减灾的需要,仍需通过编制突发事故应急预案,建立完善的事故应急措施来应对突发灾害事件.      

能源动力工程的总资源评价方法

在评价能源动力工程项目时应该采用综合的评价方法，考虑技术、经济和环境等因素。本文在此陈述了一种基于总资源系统的综合评价方法，将生产中消耗的(包括污染掉的)空气、水和燃料等都折算成资源，并从社会平均边际削减成本的角度计算了利用资源对社会造成的外部成本。本文指出，计算资源的价值时必须包括其外部成本，并计人最终的总成本。文中陈述了这一综合评价方法的原理，并以某燃天然气的燃气轮机联合循环热电联产系统为例子，与燃煤分产系统进行了粗略的比较计算。     

黄海南部近岸海域水质评价

基于2005年1月黄海南部近岸海域水质现场监测结果,采用单因子指数评价法、富营养化指数（E）评价法、有机污染指数（A）评价法对该海域水质状况进行现状评价,结果表明：pH值、DO、无机氮、CODMn均达《海水水质标准》）GB3097—1997）中一类水质标准;PO4^3- -P、BOD5仅达二类水质标准,且各监测站点超标率都已高于50％;43％监测站点E〉1,呈现明显富营养化,其余各站点E值也已接近1,处于富营养化临界状态;A值的范围为0．65～1．22．有57％的站点A〉1,有机污染巳相对较严重。总体来看,该海域水质已受到污染。必须对富营养化和有机污染加以控制。     

MM5/CALMET模式系统在风能资源评估中的应用

论文建立了一个适用于区域性风能资源评估的数值模式系统,该系统由中尺度气象模式MM5和微尺度模块Calm et以及风能资源参数计算模块组成。运用该模式系统分别对代表我国沿海风能丰富区的江苏省沿海地区和复杂地形条件下的北部风能丰富区的甘肃省酒泉地区的风能资源进行1 km×1 km高分辨率的逐时模拟,并通过与模拟范围内测风塔观测资料的对比检验该模式系统对我国不同地形条件下的风能资源评估能力。对比结果表明该模式系统可以很好地模拟出这两个地区的风能资源分布情形,不仅各测风塔处的年平均风速模拟值与实测值较为接近,风向频率和风功率密度方向频率也与观测值较为吻合。总体来看,该模式系统对甘肃省酒泉地区的模拟值与实测值的对比结果要优于江苏省沿海地区的对比结果。因此,该模式系统可以用来对我国不同地形条件下的风能资源进行高分辨率的评估。同时通过分析这两个地区70 m高度处的年平均风速、年平均风功率密度、年有效小时数、年发电量的水平分布结果发现,江苏省沿海地区海面上风能资源比陆上沿岸区域丰富,且风能资源沿海岸线往南逐步增加;甘肃省酒泉地区中部的盆地区域由于受南北高山形成狭管效应的作用,风能资源非常丰富。     

秦皇岛海域污染指数评价研究

采用6种指数评价海域环境质量状况,即海水水质污染指数,海洋底质污染指数,水体综合污染指数,富营养化指数和营养状态指数。在指数评价中采用模糊综合评判方法并将污染级别分为清洁、轻污染、中污染、重污染四级。将6种指数应用于一个海区,综合评价海域环境质量及污染发展趋势,起到相互补充,协调作用,使评价结果更加客观、全面。      

广东省风能资源区划研究

论文以Surfer8.0以及地理信息系统(GIS)软件Citystar3.0为平台,利用广东省86个气象站历史测风资料以及沿海72个风能测风塔临时观测资料,计算广东省空间分辨率为1km×1km格点上风能参数,进行了广东省风能资源的宏观区划和风电场选址区划;估算出广东省离地面10m高度上全省及各区划的风能资源理论可开发量为7.50×10⁴MW,技术可开发量为5.89×10³MW。为广东省风电开发宏观规划以及大型风电场的微观选址提供了科学而且精细的资源依据。     

青岛华威风电场风能资源分析

根据华威风电场2008年4月1日-2009年3月31日一整年的测风仪测风资料,对风电场的风能资源各参数进行了详细地计算和分析,对风电场的风能资源进行评价,为当地的风能开发提供分析基础。     

青岛华威风电场风能资源分析

根据华威风电场2008年4月1日-2009年3月31日一整年的测风仪测风资料,对风电场的风能资源各参数进行了详细地计算和分析,对风电场的风能资源进行评价,为当地的风能开发提供分析基础。     

河北省近岸海域环境质量评价

根据2006年1—12月的水质调查数据,运用水质质量单项标准指数法、综合指数(WQI)法和富营养化评价法,对河北省近岸海域环境质量进行评价. 结果表明:河北省近岸海域水质基本保持稳定,主要污染物为石油类,整个海域属轻度污染区,呈现富营养化趋势,表现为南高北低;但不同海域主要污染物变化较大,其中秦皇岛海域主要污染物为石油和PO₄3--P,唐山和沧州海域主要污染物为石油和DIN.      

漕泾—柘林滩涂及近岸海域的生态调查及其评价

对杭州湾北岸漕泾－柘林滩涂及近岸海域的藻类，浮游动物，底栖动物，植被和鸟类进行生态综合调查，结果表明，中国绿螂是潜在可开发的生物资源；植被结构简单，是上海滩涂典型的芦苇，海三棱鹿草群落；鸟类主要为候鸟，大部分是长途越境迁徒的国际保护鸟类。