[发明专利]一种风场数值模拟方法

说明书

本发明公开一种风场数值模拟方法，属于气象模拟技术领域。针对现有技术中存在的对风场的模拟精确度较低、准确性较差问题，本发明风场数值模拟方法，基于中尺度预报模拟，设计不同边界层参数化方案的对比试验，进行风场数值模拟，对比分析风场模拟值和观测值，得到准确度最高的风场模拟配置方案。在应用到高温天气下的长三角区域时，通过双层嵌套内层分辨率的设置，实现覆盖长三角地区的多个城市；将下垫面信息与长三角区域的实际水体信息进行匹配修正，校正土壤湿度，提高模拟试验对高温天气的敏感性。本发明改善现有技术对风场模拟精确度较低、准确性较差的问题，实现因地制宜的优点，提高风场数值模拟的精确度和准确度。

技术领域

本发明涉及气象模拟技术领域，更具体地说，涉及一种风场数值模拟方法。

背景技术

近年来，我国经济飞速发展，城市化水平不断提高，风能资源的利用和风场对污染影响等问题日益受到关注，关键在于更深入的了解风速和风向的变化，掌握其中的规律。随着计算水平的提升，数值天气预报成了预测未来风场的主要手段。Weather ResearchForecsting Model(简称WRF)是目前用于模拟大气边界层的常用中尺度数值天气预报系统，风场的模拟就是边界层内的预报。

中尺度预报模式WRF配置多种边界层参数化方案，现有技术通常使用传统的Yonsei University scheme(简称YSU方案)，较1986的第一代非局地闭合方案MRF方案，模拟水平已有了提升，能较好的模拟整体风场。2015年随着WRF V3.7的更新，引入了最新的Shin-Hong方案，边界层参数化方案增加到了13种。不同的边界层参数化方案对污染物的传输扩散、模拟风场的精确度起了决定性作用。

长三角地区位于我国的东部，包括上海、江苏、浙江和安徽地区，属于亚热带季风气候，地形平坦、水道纵横、人口稠密、城市化水平高，风场的预测对污染物传输扩散、工农业发展等都有重要的意义。根据现有技术，面对特定的地区和天气背景，通用方案对风场的模拟精确度较低、准确性较差，模拟时因地制宜尤为重要。

中国专利申请，申请号CN201310454086.0，公开日2014年1月15日，公开一种基于WRF的极端干旱地区风场模拟方法，包括：选用对边界层风场模拟有重大影响的不同地面层、陆面过程和行星边界层的模式参数优化方案组，进行对比实验，选出一组最合适的模式参数优化方案，用于风能模拟；采用步骤⑴所得模式参数优化方案，进行预设时长内待测极端干旱地区风场的风能模拟；根据步骤⑵所得风能模拟结果，得到适用于待测极端干旱地区的风场模拟配置方案，该发明针对极端干旱地区，修正了地面粗糙度长度和土壤体积热容量，并不适用于如长三角地区的非极端干旱地区；该发明在网格的设置上，第三重嵌套的分辨率为9kmx9km，模拟区域为甘肃西北部，和野外观测得到的测风塔资料对比分析，得到适用范围较大的方案，但与长三角地区几乎没有相关性；该发明公开于2014年，此时最新的WRF版本为3.5，尚未增加最新的Shin-Hong方案，该发明对比了MYJ和YSU两种最古老的边界层参数化方案，一共做四组敏感性方案，模拟结构不够精细化。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的对风场的模拟精确度较低、准确性较差问题，本发明提供一种风场数值模拟方法，基于中尺度预报模拟，提高风场数值模拟的精确度，尤其适合高温天气下的长三角区域。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。