基于WRF模式的电线积冰模拟研究

摘要

随着我国输电线路的不断发展，例如西部大开发、西电东送等发展战略的逐步实施，将会有更多的高压超高压输电线路经过积冰灾害多发地区，电力等部门对积冰预报系统的需求十分急切。因此为了解决这一问题，本文利用了2010年和2013年华北地区及河南的电线积冰观测资料、地面观测资料、NCEP再分析资料等，对冻雨和雾凇积冰过程的个例分别进行了模拟，对其天气形势、气象要素及积冰厚度的变化进行模拟分析，试图探讨该模型能否预测我国华北华中地区的积冰厚度，并对其可能产生误差的原因进行分析，加深对电线积冰成因的理解，为满足电力部门对积冰预警要求的系统的建设提供参考。具体结论如下: (1)冻雨及雾凇形成时天气形势存在较明显差异。西西伯利亚低涡东移南下，低涡后高压脊前西北气流与暖湿气流在河南地区交汇，同时在高空槽脊的影响下导致大片逆温区的产生，是2010年2月8-11日河南冻雨产生的主要天气原因。而乌拉尔山弱高压脊前平稳气流的持续性影响导致了2013年1月华北地区雾凇天气的形成。 (2)利用WRF模式对降水、风场等常规气象要素的模拟结果显示，模拟的气象要素变化与积冰发展变化相大体吻合，但模拟的数值与观测值存在部分差异。 (3)基于WRF模式模拟的气象场并利用Jones积冰增长模型和Makkonen的积冰增长模型，分别对两次积冰过程的最大积冰厚度的时间变化及空间分布变化进行模拟，并与气象观测站点及国家电网积冰观测资料进行比对，积冰厚度时间变化及空间分布变化与观测较吻合。 (4)运用Jones模型与Makkonen模型对最大积冰厚度的模拟，由于WRF模式模拟的气象场与观测存在误差、模拟精度较粗糙且缺少对地形因素的足够考虑、模型自身气象阈值的误差等因素的影响，在不同站点最大积冰厚度的模拟上与观测积冰厚度存在不同差异，证明这两种模型可以在一定程度上对电线积冰进行预测预警，但需要利用更精细的观测资料对其进行优化，以满足电力部门等对电线积冰预报预警模型的需求。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1研究背景和研究意义

1．2国内外研究进展

1．3存在的问题

1．4研究内容

2．1数据介绍

2．2研究方法

2．2．1 WRF模式介绍及模拟方案

2．2．2冻雨计算方法

2．2．3雾凇计算方法

第三章冻雨个例的气象要素分析及积冰厚度模拟

3．1大气环流形势分析

3．2近地面常规气象要素对比分析

3．2．1降水量的模拟与对比分析

3．2．2风场模拟分析

3．3水成物垂直分布

3．4液水含量和温度场的垂直廓线时间演变

3．5积冰厚度模拟分析

3．5．1积冰厚度的时间演变

3．5．2积冰厚度空间变化

3．6本章小结

第四章雾凇个例的气象要素分析及积冰厚度模拟

4．1大气环流形势分析

4．2常规气象要素对比分析

4．2．1温度及液水含量水平分布

4．2．2风场模拟分析

4．2．3气象要素时间演变

4．3积冰厚度模拟分析

4．3．1积冰厚度时间演变

4．3．2积冰厚度空间变化

4．4本章小结

第五章：敏感性分析

5．1冻雨模型敏感性分析

5．2雾凇模型敏感性分析

5．3本章小结

第六章研究结论、特色与不足

6．1研究结论

6．2特色与不足

参考文献

作者简介

致谢