動力降尺度與系統(tǒng)集成技術(shù)在精細化風場預報上的應用研究.pdf

1、風場的預報緊密聯(lián)系著人們的生產(chǎn)生活，風能資源的高效利用，大風天氣導致的對電力設備、交通與建筑的破壞，臺風登陸帶來的重大災害，污染物的傳輸與擴散等都對風場預報的精細度提出更高的需求?；谥谐叨饶Ｊ絎RF(Weather Research and Forecast)結(jié)合動力降尺度模式CALMET(CaliforniaMeteorology)的方法是有效提高風場預報精細度的方法之一。目前，此方法雖在國內(nèi)外被廣泛應用于資源評估與氣候模擬等領(lǐng)域，

2、但在預報領(lǐng)域的應用則不多見，同時數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一及繁雜的人機交互等問題，進一步阻礙方法的應用與實現(xiàn)。針對以上提出的研究問題，本文將利用WRF-CALMET方法對預報數(shù)據(jù)中的風場數(shù)據(jù)進行模擬，經(jīng)過復雜地形因素的修訂以提升風場預報的精細度，并應用多系統(tǒng)集成技術(shù)解決數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一問題的同時也減少了大量人機交互操作，從而形成一套完整的業(yè)務流程以達到業(yè)務應用的需求。取得的主要研究成果如下:
　　1.使用WRF模式對預報初始場進行模擬，再將結(jié)果

3、用CALMET模式進行進一步精細化并進行前后對比分析。預報初始場數(shù)據(jù)為GFS(Global ForecastSystem)數(shù)據(jù)。利用WRF模式將逐6小時的GFS數(shù)據(jù)進行模擬得到逐時的結(jié)果預報數(shù)據(jù);同時結(jié)合高分辨率的地形高程數(shù)據(jù)（Terrain Height）與土地類型(Landuse Category)數(shù)據(jù)利用CALMET模式將由WRF模擬的數(shù)據(jù)再進行進一步精細化，最終得到高分辨率逐時的風場預報數(shù)據(jù)，并將精細化前后結(jié)果進行對比。結(jié)果表明

4、經(jīng)CALMET模式精細化后的風場較WRF模擬的風場更為精細，能夠較好地體現(xiàn)出與局地地形相符的特征。
　　2.使用站點數(shù)據(jù)與陸面同化系統(tǒng)CLDAS(CMA Land Data AssimilationSystem)數(shù)據(jù)進一步驗證WRF-CALMET方法的模擬效果。一方面，在與站點的逐日數(shù)據(jù)對比中，WRF的模擬結(jié)果與CALMET的模擬結(jié)果總體呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性與吻合度;WRF模擬結(jié)果的相關(guān)系數(shù)均值為0.8，均方根誤差多數(shù)站點也低于1，

5、而CALMET的對比結(jié)果較WRF總體上小幅提升，相關(guān)系數(shù)均值0.85，均方根誤差均低于1。另一方面，在與CLDAS逐時數(shù)據(jù)的對比中，WRF與CALMET的模擬結(jié)果均與CLDAS數(shù)據(jù)呈現(xiàn)同一趨勢，并且在趨勢同步的前提下，CALMET的模擬結(jié)果較WRF的模擬結(jié)果更接近CLDAS數(shù)據(jù)?？傊c兩種數(shù)據(jù)的對比均顯示出WRF-CALMET方法對于風場有出色的模擬與修正能力，可運用于業(yè)務中。
　　3.針對方法運用過程中數(shù)據(jù)格式異構(gòu)與人機交互操