WRF模式边界层方案对高原低涡模拟的评估检验

【摘要】：基于新一代中尺度气象数值模式WRF　Version3.2.1,利用三种边界层参数化方案(YSU方案、MYJ方案和ACM2方案),对2009年7月29～30日一次青藏高原低涡东移过程进行了数值模拟的比较试验,初步分析了高原边界层的模拟结果,对应用中尺度模式研究高原大气问题以及进一步发展改进高原边界层参数化方案具有积极意义。本文首先对初始场资料做了检验,通过对比常规观测资料和NCEP再分析资料的各个层次天气形势发现,再分析资料能较好地模拟出此次高原低涡东移过程,其环流背景场、低涡移动路径和中心强度基本一致,且在中低层不同高度上均有较好对应,因此可选取NCEP再分析资料作为此次数值模拟的初始场资料。高原低涡的模拟结果表明,从低涡生成模拟至24小时,不同边界层方案均能较好地模拟出低涡的移动路径和中心强度,模拟至36小时后,模拟的位移偏差量最小可达191.53km,中心位势高度值与实测值最大相差1.5dagpm,最小相差0.5dagpm。对于低涡路径的模拟,MYJ方案得到的结果最接近观测值,而ACM2方案的偏差最大;强度分析表明,MYJ方案能较好的模拟高原低涡的位势高度场,而ACM2方案对低涡中心的位温变化反映的较好。受模拟时效和复杂地形的影响,低涡移出高原主体后,三种方案的模拟效果均变差,表现为移动速度明显变慢和中心强度偏差增大。不同的边界层参数化方案下,水平风速、位温、垂直速度场以及θe场的垂直分布特征有所不同。风速和位温垂直分布的日变化特征明显,三种方案在变化趋势和量值上均能较好地模拟出位温和风速随高度的变化。YSU和ACM2方案与MYJ方案相比,白天的垂直混合作用较强,上下层风速差异较小;YSU方案与另外两种方案相比,模拟的夜间低层大气风速随高度增加较慢。但夜间风速模拟的偏差较大,ACM2方案相对接近实测。相当位温场的模拟结果均呈倒"Ω"型,低涡中心上升运动强烈,且正值中心对应低涡中心θe场的高温高湿区,有利于高原低涡的发展移动。三种边界层参数化方案模拟出的垂直速度分布差异明显,YSU方案的上升速度区主要位于400hPa以上,最大上升速度为0.6m·s-1;MYJ上升运动区最为深厚,从低层的500hPa一直伸展至200hPa;ACM2方案的垂直运动不明显,呈双中心结构分布。