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本文以北京地区为例，利用中尺度模式RAMS来模拟研究城市下垫面对边界层结构的影响。RAMS中处理城市下垫面的方案为一平板方案，由于该方案缺少对城市下垫面及其冠层的一些重要物理过程的描述，因此本文引入一个单层城市冠层参数化方案替换原来的平板方案，并通过理想试验对比平板方案和城市冠层参数化方案在模拟城市下垫面能量平衡过程的差异，验证城市冠层参数化方案的优点。在此基础上，运用加了城市冠层参数化方案的中尺度模式RAMS进行理想实验和实际个例模拟，分析模拟结果，探讨了在地形和城市下垫面共同作用下，局地环流的动力、热力结构以及能量收支的变化特征及其机理。主要内容如下：
一、在没有引入城市冠层参数化方案的情况下，以北京地区为例进行三维数值模拟。首先更新RAMS中城市下垫面类型，在此基础上探讨天气背景稳定的条件下，城市非均匀下垫面和地形对边界层结构以及局地环流的影响。结果表明，在夏季稳定天气形势下，北京地区有明显的山谷风环流，RAMS能比较好的模拟出这种风场的昼夜转换。
二、将一个单层的城市冠层参数化方案引入RAMS中代替平板方案，并通过理想试验比较平板方案和城市冠层参数化方案之间的差异。结果表明：城市冠层参数化方案的近地面气温日振幅小于平板方案，夜间城市维持较为明显的热岛。城乡热力差异决定了流场尺度变化。
三、通过三维理想试验，发现在不受大尺度天气扰动的影响下，城区出现典型的热岛现象。其特征是：白天的热岛微弱，甚至城市地面气温低于乡村，夜间城市热岛强烈，温差可达3℃。由于地形作用，流场的日变化由典型的山谷风环流主导。城市热岛效应也对流场产生一定的影响。城市下垫面引起的环流削弱了山谷风在城区的流场。
四、通过实际的三维数值试验比较了冠层方案和平板方案的优缺点。运用引入了冠层方案的中尺度模式RAMS模拟了春、夏、秋、冬四季北京市热岛特征，热岛环流的影响范围。