利用WRF模式模拟复杂地形城市边界层的数值试验

摘要

本文针对城市气溶胶辐射效应与大气边界层的相互作用问题，以复杂地形的兰州市及周边地区冬季典型天气形势下的大气边界层为研究对象，在已有工作的基础上，将WRF模式与包含了大气气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的大气边界层耦合模式嵌套起来。从WRF模式中选择4种物理过程参数化方案进行数值模拟，为嵌套系统提供不同的逐时侧边界条件，进而在WRF与边界层的嵌套耦合模式系统中进行风、温场的对比模拟试验，通过与观测资料的比较和理论分析，找到了一种物理意义更合理、效果更佳的模拟方案来为大气扩散模拟提供更为接近实际的气象场，并由大气扩散模式模拟出的浓度场计算了兰州地区气溶胶辐射效应对城市边界层的影响程度。

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文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1大气气溶胶研究的意义

1.2国内外气溶胶辐射效应研究现状

1.3本文的主要内容

参考文献

第二章边界层耦合模式系统及检验

2.1大气边界层模式

2.2大气扩散模式

2.3大气辐射传输模式

2.4小结

参考文献

第三章WRF模式介绍及检验

3.1 WRF简介

3.2 WRF模式系统流程

3.3模式基本方程组

3.4差分方案

3.5模式物理过程及参数化

3.6利用WRF对兰州冬季大气边界层的数值模拟

3.7小结

参考文献

第四章WRF不同物理过程参数化方案模拟风温场的对比试验

4.1参数化方案的选择

4.2嵌套系统的数值模拟试验设计

4.3模拟结果分析

4.3.1MRF模式直接模拟出风温场的对比分析

4.3.2嵌套系统中风温场的对比分析

4.4小结

参考文献

第五单兰州城市边界层大气扩散模拟个例分析

5.1兰州市区空气污染源分布和TSP监测浓度特征

5.2模式验证

5.3模拟TSP浓度水平分布特征

5.4模拟TSP浓度垂直分布特征

5.5小结

参考文献

第六章城市气溶胶辐射效应对边界层的作用

6.1数值试验设计

6.2城市气溶胶辐射效应对夜间边界层的影响

6.3城市气溶胶辐射效应对白天边界层的影响

6.4小结

参考文献

第七章总结与展望

7.1总结

7.1展望

在学期间的研究成果

致谢