【摘 要】
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气象服务产品源生于历史气象数据,现有航空气象历史数据更多来自于民航地面气象观测,但这些传统历史气象数据有较大的局限性,大多数民航历史气象数据为站点数据、且时间空间分辨率较低,难以满足民航气象服务产品的需求发展。我国西南地区民航业发达,但地形复杂、气候复杂多变,通过动力降尺度方法模拟得到一套符合西南区域气候特征的高质量、精细化、高时空间分辨率的历史气象要素数据集对该地区航空气象服务发展有着至关重要的
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气象服务产品源生于历史气象数据,现有航空气象历史数据更多来自于民航地面气象观测,但这些传统历史气象数据有较大的局限性,大多数民航历史气象数据为站点数据、且时间空间分辨率较低,难以满足民航气象服务产品的需求发展。我国西南地区民航业发达,但地形复杂、气候复杂多变,通过动力降尺度方法模拟得到一套符合西南区域气候特征的高质量、精细化、高时空间分辨率的历史气象要素数据集对该地区航空气象服务发展有着至关重要的作用。本文首先通过对2019年7月西南地区近地面10m风速和地面2m温度的模拟探究了基于WRF模式的动力降尺度的模拟能力,并比较分析了16种不同行星边界层及近地面参数方案对于西南地区气象要素模拟的研究,选择更能描述不同气象要素的参数方案组合对同一月进行降尺度,分析比较谱逼近方案与海温更新方案对降尺度模拟能力的作用,最后选用描述情况较好的试验方案组合对2016-2018年西南地区进行降尺度模拟,并探究降水、近地面10m风、2m温度的地理空间场与月逐时次结果验证分析,主要结论如下:WRF模式对川渝地区低风速模拟值偏大、高风速模拟偏小,盆地平原地区模拟效果优于山地盆地边缘。西南地区地理空间场上风速呈现出两个大值区重庆千佛山山区以及贵州威宁山区,此两地在近地面2m温度上呈现温度低值区。行星边界层方案选取方面ACM2和YSU方案对西南地区近地面风速与温度有更好的描述效果。保持除行星边界层和近地面层参数方案不变的前提下,3km和9km相比较于27km并未表现出更好的模拟效果,但各方案在分辨率提升的基础上均表现出了风速模拟变大的现象,其中MYJ方案、TEMF方案等表现明显。不同水平分辨率下逐小时降水、近地面2m温度未表现出明显差异。整体看来,更高的模式分辨率在西南地区气象要素动力降尺度方面未表现出明显优势。谱逼近选项是否开启更多是影响了降水偏差中心的模式值,在模式分辨率提高后西部山区的平均偏差增大;海温更新对西南地区模拟近地面风速的模式值分布影响较小,而仅开启750hpa以上谱逼近uv变量的谱逼近方案会对模式值分布有较大影响,在模式分辨率增大后风速模拟值增大,在风速较大时推荐使用更高的空间分辨率;西部山区温度偏差超过了2℃,模式模拟温度偏小模拟效果较差,盆地内平均偏差-0.2℃,整体呈现盆地内模式模拟值高于观测值,谱逼近、海温更新、模式分辨率对于西南地区动力降尺度温度模拟效果均无较大优化。通过动力降尺度方法重构的西南地区气象要素数据集分析表明:西南地区冬季降水较少、夏季降水量不多但降水频繁,虽然模拟出了降水的空间场分布信息但整体模拟效果不佳;冬季风速较大值主要出现在贵州威宁观测站附近、四川西部山区,夏季大值区从贵州威宁地区转移去东南地区,整体风速较冬季风速低,整个西南地区整体平均风速仅在1.6m/s左右,模式对风速大值区模拟偏小而对风速较小时模拟值偏大;西南地区地面两米温度空间场模拟效果最优,但仍然保留了西部降尺度效果差的特点,模拟温度远低于实际温度,东部盆地平原模拟效果平均偏差仅为1℃、均方根误差仅±1℃,在冬季夏季表现均满足要求。
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