不同初始场对WRF模式风场模拟效果的影响分析

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1、第33卷第7期可再生能源Vol.33No.72015年7月RenewableEnergyResourcesJul.2015不同初始场对WRF模式风场模拟效果的影响分析邹振操，邓院昌，邓治平（中山大学工学院，广东广州510006）摘要：利用不同初始场资料驱动WRF模式，对香港地区夏季一个月风场进行高分辨率数值模拟试验，选用15个地面自动气象站测风数据及1个探空站垂直风廓线实测资料与模拟结果进行比较分析。结果表明，3种初始场方案均能较好模拟风场变化及分布特点，不同初始场资料会在一定程度上影响风场模拟结果；JRA-55方案高估风速现象较为明显，风向日变化模拟误差相对较大；NCEPFNL与ERA-

2、Interim方案模拟近地面风场精度相当，且优于JRA-55方案。3种方案模拟的垂直风廓线均存在近地层风速增幅过快、最大风速出现高度与实际不符等问题，此外，NCEPFNL与ERA-Interim方案能够准确反映近地层风向廓线的变化趋势，而JRA-55方案模拟效果与实际相差较大。关键词：WRF模式；初始场；NCEPFNL；ERA-Interim；JRA-55中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）07-1048-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.07.0140引言套再分析资料中的位势高度，发现相比NCEP/近十年来

3、，应用WRF中尺度模式模拟风场NCAR和ERA-40再分析资料，JRA-25与探空资[3]已成为评估区域风能资源高效经济的方法之一。料的吻合度最高。韦芬芬结合NCEP，JRA-25等在风电场风速预测中，WRF数值模式亦被广泛应多套再分析资料对东亚夏季区域气候进行长时间用。随着模式版本升级，物理过程日益完善，WRF数值模拟，发现初始场资料的差异可以引起模拟[4]模式再现风场变化及分布的能力在不断增强。然结果较大的不确定性。Srivastava将NCEPFNL而，不可忽视使用不同再分析资料作为初始场对和ERA-Interim资料用于WRF模式水文气象研模拟结果的影响。究，结果表明，ERA-In

4、terim方案对于蒸散量的模[5]目前，绝大多数再分析资料是由美国国家环拟更为准确。境预报中心（NationalCentersforEnvironmental本文选用NCEPFNL，ERA-interim和JRA-Prediction，NCEP）、欧洲中期天气预报中心（Euro-553种再分析资料，驱动WRF模式对香港地区peanCenterforMedium-RangeWeatherForecasts，夏季风场进行为期一个月的数值模拟，以深入考ECMWF）和日本气象厅（JapanMeteorologicalA-察不同初始场对区域风场模拟的影响，提高模拟gency，JMA）3家机构提供。由

5、于不同再分析资料精度，为风电场宏观选址提供参考。所使用的观测数据、同化方案、质量控制方法及偏1WRF模式与初始场介绍差校正方法存在一定差异，因此这些资料的数据1.1WRF模式简介精度也存在差别。邓小花指出，各类资料在不同时WRF（WeatherResearchForecasting）模式是间段或不同要素场上是存在优劣的，使用时需根NCEP、美国国家海洋和大气管理局（NationalO-[1]据具体情况选择合适的资料。戴泽军发现不同ceanicandAtmosphericAdministration，NOAA）等再分析资料所呈现的中国夏季降水日变化特征较研究机构共同研发的新一代中尺度预报模式

6、和同观测有明显偏差，其中NCEP描述的降水强度日化系统。WRF为完全可压非静力模式，水平方向[2]变化最接近观测。荀学义比较了青藏高原地区3采用ArakawaC网格形式，垂直方向采用地形跟收稿日期：2014-05-21。作者简介：邹振操（1989-），男，硕士研究生，研究方向为风能资源评估及风电场选址。E-mail：706337022@mail.com通讯作者：邓院昌（1972-），男，博士、副教授，研究方向为风能资源评估及风电场选址。E-mail：dengych@mail.sysu.edu.cn·1048·邹振操，等不同初始场对WRF模式风场模拟效果的影响分析随质量坐标，运动方程采用通量

7、形式，拥有强大稳所有试验方案中，模式顶层气压均设50hpa，定的动力框架，具备可移植、易维护、可扩充、高效垂直方向设35层，其中300m以下高度设10层，方便等诸多优点。此外，WRF模式继承和发展了同时开启嵌套网格向母网格反馈选项和地表风修第五代中尺度模式（theFifthGenerationMesoscale正选项。主要物理过程及边界条件参数化方案设Model，MM5）中物理参数化方案、多重嵌套网格以置相同，微物理过程