中尺度数值大气模式wrf在水文气象领域的研究

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1、中尺度数值大气模式WRF在水文气象领域的研究　　摘要：近几年中尺度数值大气模式WRF迅速发展，其应用越来越广。为阐释WRF模式的机理，揭示其发展方向，为相关领域的研究人员提供参考，介绍了WRF模式系统构成，探讨和总结了物理参数化方案、数据同化方法、以及合理的空间尺度对WRF模式在水文气象领域的模拟预报效果的影响。相关研究表明：（1）针对不同区域、不同时段的研究应选取不同的物理参数化方案组合；（2）目前WRF模式常用的数据同化方法是三维变分数据同化，混合数据同化方法是改进WRF模式模拟预报效果的发展方向；（3）并非水平分辨率越高，模拟效果越好，应依据实际

2、情况选用合理的空间尺度；（4）WRF模式的模拟效果好、预报精度高，未来有着更加广阔的应用前景。　　关键词：WRF模式；物理参数化方案；数据同化；空间尺度；应用进展　　中图分类号：P458.2文献标志码：A文章编号：16721683（2015）06102506　　Abstract：WiththerapiddevelopmentofmesoscalenumericalatmosphericmodelWRFinrecentyears，itsapplicationiswiderandwider.Inordertoexplainthemechanism，reve

3、althedevelopmentdirectionandprovidereferenceforrelatedfieldsresearchers，WRFmodelsystemisintroduced，itisdiscussedthattheinfluence18ofparameterizedphysicalprocesses，dataassimilationandreasonablespatialscaleonthesimulationeffectofWRFmodel.Relatedstudieshaveshownthat：（1）differentpar

4、ameterizedphysicalprocessesneedtobechosenindifferentregionanddifferenttime；（2）thecommondataassimilationmethodis3DVardataassimilationatpresent，hybriddataassimilationmaybeabettermethodtoimprovethesimulationeffectofWRFmodel；（3）reasonablespatialscalesneedtobechosenbecausenotthehighe

5、rhorizontalresolution，thebettersimulationeffectforallresearch；（4）WRFmodelhasgoodsimulationeffect，highpredictionaccuracy，thereismorewideapplication.　　Keywords：WRFmodel；parameterizedphysicalprocesses；dataassimilation；spatialscale；applicationprogress　　为解决区域性气象问题，减少或避免中尺度天气造成的自然灾害，到

6、20世纪80年代，中尺度数值大气模式逐渐成熟。20世纪90年代，部分中尺度数值大气模式已经非常先进，比较有代表性的是美国的Eta模式、MM5模式、RAMS模式、RSM模式、COAMPS模式以及WRF模式等，英国的UKMO模式，加拿大的MC2模式，法国的MESONH模式，日本的JRSM模式。近几年我国也在自主研发中尺度数值大气模式，其中中科院大气物理研究所的REM模式和中国气象科学研究院的GRAPES模式应用较广。与全球模式和区域模式相比，中尺度数值大气模式的研究区域更小，网格距一般为1018km以下，能够更精细地模拟出局部地区动量和能量的湍流输送，提高

7、局部地区气象要素的模拟精度，可用来描述局部强对流天气，如龙卷风、雷雨等。　　在众多中尺度数值大气模式中，新一代中尺度数值大气模式WRF以其较高的预报精度和灵活的分辨率，且免费对外开放，在水文气象领域具有广阔的发展与应用前景[1]。与其前身MM5模式相比，WRF模式拥有更多元化的模式动力框架和物理参数化方案，且同时支持单向和双向嵌套。在模拟和预报我国不同地区、不同性质的强降水过程中，WRF模式的较早版本在模拟天气系统和降水落区上已明显优于MM5模式[2]，其对于高度场、风场等物理量的模拟效果也优于MM5[3]。与其它中尺度大气模式相比，WRF模式在预报各

8、种天气中都具有较好的性能，能够比较成功地再现中尺度过程中环流形势的演变和雨带分布特征[45]。