城市下垫面对京津冀强降水影响的数值模拟研究

摘要

本文根据7月15-20日降水过程的环流背景区别，将降水过程分为大范围降水和局地降水两类，分别利用耦合了单层城市冠层模型的中尺度数值模式，设计了实际城市下垫面数据、无城市、城市扩张三类敏感性试验。通过对比分析三组试验降水落区和强度及温度场、水汽混合比、水平风场、垂直速度场以及地表能量差异，试图寻找城市化进程对京津冀城市群降水特征影响的可能机制。
　　模式结果分析表明，WRF模式能够较好的再现“7.15”降水的空间分布，比较成功的模拟出降水的中心位置与强度。城市扩张会导致降水增强，降水的增量中心值位于且都处于京津冀城市群的下风区。降水强度随着城市下垫面的扩大而增强，是由于随着城市下垫面的扩大，地表温差增加，且近地面垂直速度增加，有利于水汽的上升，城市下垫面上空形成“城市干岛”，且随着城市下垫面的扩张，城市区域低空(950hPa-850hPa)辐合增强，有利于水汽的积聚，凝结产生降水，但是局地降水过程中，降水随着城市扩大的增量大于大范围降水过程降水增量，可能是由于但对地表能量的影响强于大范围降水过程;“城市干岛”范围强于大范围降水过程，强度弱于大范围降水过程，干区的垂直高度低于大范围降水，低层水汽更为丰富。
　　通过比较京津冀城市群近地面的各气象要素的日变化特征，发现这些要素在午后最强，但是在夜间，即晚八点到早八点这段时间，城市下垫面的变化对地表气象要素影响最大，表明在12时至00时，城市下垫面地表与低层大气间存在较强的物质能量交换，边界层大气物理过程活跃，这可能是导致降水发生在夜间的原因。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国外研究现状及发展动态分析

1．2．2 国内研究进展及其动态分析

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究区域、数据来源与研究方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 自然地理条件

2．1．2 社会经济及交通概况

2．2 数据源与其处理

2．2．1 数据源

2．2．2 土地覆盖数据处理

2．3 研究方法

第三章 降水过程概况与试验设计

3．1 降水过程概况

3．1．1 降水实况分析

3．1．2 天气背景分析

3．2 敏感性试验设计

3．2．1 敏感性试验设计

3．2．2 数值模拟参数设置

3．2．3 相关参数化方案介绍

第四章 城市下垫面对大范围降水过程影响的模拟分析

4．1 模拟结果验证

4．2 城市下垫面改变对降水过程影响的分析

4．3 城市下垫面改变对气象环境要素的影响

4．3．1 城市下垫面改变对温度的影响

4．3．2 城市下垫面的改变对水汽混合比的影响

4．3．3 城市下垫面的改变对水平风场的影响

4．3．4 城市下垫面改变对垂直速度的影响

4．3．5 城市下垫面的改变对地表能量的影响

4．4 本章小结

第五章 城市下垫面对局地降水过程影响的模拟分析

5．1 模拟结果验证

5．2 城市下垫面的改变对降水影响的分析

5．3 城市下垫面改变对气象环境要素的影响

5．3．1 城市下垫面改变对温度的影响

5．3．2 城市下垫面改变对水汽混合比的影响

5．3．3 城市化对水平风场的影响

5．3．4 城市下垫面改变对垂直速度的影响

5．3．5 城市下垫面改变对地表能量的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与讨论

6．1 论文结论

6．2 论文创新点

6．3 讨论与展望

致谢

参考文献

个人简介