复杂地形地区WRF模式四种边界层参数化方案的评估

为更加精确地模拟复杂地形地区大气边界层中气象要素,将NASA发布的SRTM3(约90m分辨率)地形高度数据引入中尺度气象模式WRF(weather research and forecasting)中,结合四种边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYN2.5level TKE(简称MYN)、Bougeault and Lacarrere TKE(简称BL))及模式自带地形数据GTOPO30(约1km分辨率),模拟了2008年4月24—25日安徽黄山及周边地区大气边界层气象要素场变化特征,并对模式输出的2m气温、2m露点温度、10m风速、湿度廓线与模拟区域内19个气象站及2个探空站数据进行比较。结果表明,无论采用哪种地形数据,四种边界层参数化方案中,YSU方案模拟的2m气温误差最小,ACM2方案模拟的2m露点温度和10m风速误差最小;采用SRTM3数据后,四种边界层参数化方案模拟的2m气温平均均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了3.79%(YSU方案)、2.48%(ACM2方案)、3.8%(MYN方案)、0.87%(BL方案);对2m露点温度模拟,除MYN方案模拟平均RMSE降低了0.59%外,其他三种方案模拟误差分别增加了1.39%(YSU方案)、0.49%(BL方案)、0.89%(ACM2方案);而对10m风速的模拟结果,除ACM2方案模拟平均RMSE降低了2.28%外,其他三种方案模拟误差分别增加了0.22%(YSU方案)、2.32%(MYN方案)、2.45%(BL方案);对2个探空站点湿度廓线的模拟显示,各边界层方案均能模拟出水汽的垂直变化趋势,但模拟效果总体表现为偏湿,采用SRTM3地形数据之后,ACM2方案模拟部分时刻的低层水汽廓线有所改善。