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wrf模型驱动的网格新安江模型及其应用

中国农村水利水电 2024年第4期 24-33页

作者：龚俊超姚成孙明坤河海大学水文水资源学院江苏南京210098 黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003

为提升输入网格新安江模型的降雨和蒸发数据的时空分布准确度,完善水文循环过程,并为进一步实现wrf模型与网格新安江模型的耦合提供基础,构建了由wrf驱动的网格新安江模型。首先,采用逐步订正法将wrf预报降雨与雨量站降雨融合来获取wrf... 详细信息

为提升输入网格新安江模型的降雨和蒸发数据的时空分布准确度,完善水文循环过程,并为进一步实现wrf模型与网格新安江模型的耦合提供基础,构建了由wrf驱动的网格新安江模型。首先,采用逐步订正法将wrf预报降雨与雨量站降雨融合来获取wrf融合降雨;然后将wrf预报气象数据输入网格新安江模型中并采用彭曼公式计算单元网格小时蒸发能力;最后由wrf融合降雨和彭曼公式蒸发能力驱动网格新安江模型在湿润的屯溪流域进行洪水模拟预报。结果表明:①wrf融合降雨具有较高精度且具有精细空间分布。相较于wrf预报降雨,wrf融合降雨与实测降雨的相关性(RR≥0.99)和拟合度(NSE≥0.98)更高,雨峰误差(-8.1%~3.5%)和雨量误差(-2.0%~6.7%)均明显减小。在空间分布上,wrf融合降雨具有比站点插值降雨更复杂的空间信息,信息熵(SE)显著增加(30.4%~48.2%),并包含了wrf降雨和站点插值降雨的降雨中心。②彭曼公式蒸发能力不仅呈现出逐小时变化规律,且与降雨过程密切相关。在空间分布上,彭曼公式蒸发能力与海拔密切相关,在中高程地区最大,低高程地区次之,而在高程较高地区最小。③wrf驱动的网格新安江模型具有较大的洪水预报潜力。相较于使用wrf预报降雨驱动网格新安江模型,由wrf融合降雨和彭曼公式蒸发能力驱动的网格新安江模型在屯溪流域的洪水预报精度明显提高,预报洪水的NSE均在0.90以上,洪量、洪峰和峰现时间合格率均达到100%。

关键词： wrf模型网格新安江模型逐步订正法彭曼公式洪水预报

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基于wrf模型的藏木水库局地气候影响分析

水力发电学报 2022年第6期41卷 43-52页

作者：杨大文唐莉华严冬李瑞琪崔同欢清华大学水利水电工程系北京100084 华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司拉萨850000

水库对局地气候的影响是水电建设项目中环境影响评价的重要方面。本文基于天气研究与预报(wrf)模型开展了区域陆面-大气耦合模拟,分析了雅鲁藏布江首座大型水电站藏木水库对周边区域地表与大气之间的水热交换及天气过程的影响。根据模... 详细信息

水库对局地气候的影响是水电建设项目中环境影响评价的重要方面。本文基于天气研究与预报(wrf)模型开展了区域陆面-大气耦合模拟,分析了雅鲁藏布江首座大型水电站藏木水库对周边区域地表与大气之间的水热交换及天气过程的影响。根据模拟结果,藏木水库蓄水后坝址附近降水量在冬、春、秋三季变化并不显著,夏季在低海拔河谷区域降水量有所增加。库区空气比湿增加,其中春季增幅最大;水库对东北侧下风区和上游河谷区的比湿有较为显著的影响。库区上方气温升高,冬季增温幅度最大,增幅在2~3℃;夏季增幅最小,在0.4℃左右;库周边秋冬季气温升高,夏季略有降低。研究结果可为高原水库建设的环境影响评价提供参考。

关键词：局地气候藏木水库 wrf模型陆-气耦合气候变化

适用北京地区短历时强降水模拟的wrf模型物理参数化方案研究

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北京师范大学学报（自然科学版） 2019年第5期55卷 617-626页

作者：初祁周晋军徐宗学北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京师范大学水科学研究院北京100875

以短历时强降水为特征的暴雨事件增多是北京地区近年来暴雨内涝频发的主要原因.为提高北京地区短历时强降水的模拟和预报能力,选用wrf(weather research and forecasting,wrf)模型中对降水模拟结果影响较为明显的3类参数化方案组成12组... 详细信息

以短历时强降水为特征的暴雨事件增多是北京地区近年来暴雨内涝频发的主要原因.为提高北京地区短历时强降水的模拟和预报能力,选用wrf(weather research and forecasting,wrf)模型中对降水模拟结果影响较为明显的3类参数化方案组成12组物理参数化方案组合,对北京地区具有不同中尺度环流特征的2类共8场短历时强降水事件进行模拟.基于构建的评价指标体系,评估各类参数化方案模拟北京地区短历时强降水过程的能力,评选出综合表现最好的物理参数化方案组合.研究结果表明:积云对流参数化方案对各类型强降水模拟结果的影响最大,云微物理参数化方案次之,行星边界层参数化方案的影响最小;从模拟北京地区短历时强降水过程的综合能力来看,表现较好且较稳定的方案分别为WSM6云微物理参数化方案、GD积云参数化方案和MYJ行星边界层方案;从模型模拟不同类型强降水过程的整体表现来看,模型对具有连续性降水特点且受地形抬升作用影响相对较小的第2类强降水过程的模拟效果最好,而对具有间歇性降水特点的深对流强降水过程及其相关的湿物理过程的模拟效果较差.研究结果对于提高区域强降水预警预报能力,改进模型参数化方案具有参考意义.

关键词： wrf模型短历时强降水参数化方案北京地区

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基于wrf模型的GNSS数值同化

基于WRF模型的GNSS数值同化

作者：熊朝晖武汉大学

学位级别：硕士

GNSS(Global Navigation Satellite System)电磁波信号在穿越对流层的时候会产生对流层延迟,由此可衍生出一系列地基GNSS对流层延迟产品,如GNSS ZTD(Zenith Total Delay)。地基GNSS对流层延迟产品具有高精度,高时间分辨率且不受天气影... 详细信息

GNSS(Global Navigation Satellite System)电磁波信号在穿越对流层的时候会产生对流层延迟,由此可衍生出一系列地基GNSS对流层延迟产品,如GNSS ZTD(Zenith Total Delay)。地基GNSS对流层延迟产品具有高精度,高时间分辨率且不受天气影响等优点。而数值天气预报模式可通过同化一些实际观测值以改善背景场以改善预报精度,将GNSS ZTD同化入数值天气预报模型的效果值得探索。为此,我们进行了以下实验,其结果亦如下所示:(1)利用数值天气预报结果模拟的GNSS ZTD作为仿真数据,并人为添加不同大小的系统误差,不同中误差大小的偶然误差以及系统误差和偶然误差的组合于以作为同化数据源,结果发现,当利用同化结果反演GNSS ZTD时,wrf(Weather Research and Forecast)同化系统主要受到同化数据源系统误差的影响,所受到的偶然误差的影响较系统误差小。气压和温度的反演效果主要受系统误差影响,当同时添加系统误差及偶然误差时,反演结果所受的影响较仅添加系统误差时小,但当两种误差同时添加时,相对湿度所受影响更大。(2)利用香港Sat Ref网的GNSS ZTD,地表气象参数作为实际观测值,将其同化入数值天气预报的同化系统中,评估同化结果反演GNSS ZTD,气压,温度以及相对湿度等基本气象参数的效果。结果发现同化GNSS ZTD有助于同化结果反演GNSS ZTD的精度,下雨天可能提高气压的精度,但天晴时则可能会干扰。同化这两种实际观测值对温度影响不大,在雨季可稍改善对相对湿度的反演。(3)基于香港Sat Ref网络,分别进行GNSS ZTD同化实验和水汽层析实验,并将两者反演的空间湿折射率进行对比,用探空站数据进行检验。结果发现,下雨阶段,层析结果,同化GNSS ZTD的结果及未同化任何观测值的结果的rms分别为6.50 mm/km,4.31 mm/km及4.15 mm/km,当到了天晴的时候,三者的rms依次变为7.02 mm/km,7.26 mm/km以及6.35 mm/km。天晴时候的低精度可能是由于这个时段水汽在垂直方向上变化剧烈造成的。当将天晴时段对流层底部的层析湿折射率同化入wrf模型时,反演的湿折射率有所改善。

关键词： wrf模型数值同化 GNSS ZTD

wrf/Grid-XAJ双向耦合系统构建及其暴雨洪水模拟应用

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水科学进展 2024年第5期35卷 752-762页

作者：孙明坤刘志雨姚成李致家李超群李荣容何志新黄迎春黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室河南郑州450003 水利部水文司北京100053 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国气象局水文气象重点开放实验室江苏南京210098 安徽省气象台安徽合肥230002 福州大学土木工程学院福建福州350108

为解决陆气双向耦合中气象与水文模型不易匹配的问题,基于质量守恒原理,以土壤含水量为纽带,构建高效的wrf/Grid-XAJ双向耦合(双耦)系统。通过屯溪流域2场洪水事件分析发现:模型权重参数可定量评估水文-气象模型耦合的相容性;降水同化后... 详细信息

为解决陆气双向耦合中气象与水文模型不易匹配的问题,基于质量守恒原理,以土壤含水量为纽带,构建高效的wrf/Grid-XAJ双向耦合(双耦)系统。通过屯溪流域2场洪水事件分析发现:模型权重参数可定量评估水文-气象模型耦合的相容性;降水同化后,双耦系统的降水峰值模拟精度稍好于wrf模型(误差在±5%内);双耦较单向耦合(单耦)系统能更准确地反映土壤含水量;降水同化前,双耦和单耦系统低估了洪水过程;同化后两者的模拟结果提升且与Grid-XAJ模型接近(三者纳什效率系数ENS>0.85),其中双耦系统洪峰模拟效果最好(误差在±11%内),说明wrf/Grid-XAJ双耦系统在暴雨洪水模拟预报方面有较好的应用潜力,为水文-气象模型双向反馈建模提供了新思路。

关键词：陆气双向耦合分布式水文气象模型 Grid-XAJ模型 wrf模型洪水模拟

全国火电行业大气污染物排放对空气质量的影响

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中国环境科学 2016年第5期36卷 1281-1288页

作者：薛文博许艳玲王金南唐晓龙北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京工业大学环境学院北京100124 环境保护部环境规划院北京100012

基于wrf-CAMx空气质量模型,定量模拟了火电行业主要大气污染物排放对全国城市环境空气质量的影响.结果表明,火电行业对全国城市SO_2、NO_2、PM_(2.5)、硫酸盐、硝酸盐及一次PM_(2.5)年均浓度平均贡献率分别为15.6%、19.6%、8.5%、11.7%... 详细信息

基于wrf-CAMx空气质量模型,定量模拟了火电行业主要大气污染物排放对全国城市环境空气质量的影响.结果表明,火电行业对全国城市SO_2、NO_2、PM_(2.5)、硫酸盐、硝酸盐及一次PM_(2.5)年均浓度平均贡献率分别为15.6%、19.6%、8.5%、11.7%、12.0%和5.2%,并呈现空气污染越重地区,火电行业污染贡献率越低的总体特征.其中,京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域,火电行业对PM_(2.5)年均浓度的贡献率低于8%.因此,火电行业对环境空气质量的影响总体较小,在深化火电行业污染减排的同时,必须强化非电力行业多污染物协同控制.

关键词：火电行业 wrf模型 CAMx模型排放清单环境影响

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基于城市冠层模型的放射性物质大气扩散模拟

清华大学学报（自然科学版） 2014年第6期54卷 711-718页

作者：胡啸峰黄弘申世飞清华大学工程物理系公共安全研究院北京100084

该文基于城市冠层模型对中尺度放射性物质大气扩散进行了数值模拟,并探讨了模型参数对预测结果的影响。以日本福岛核泄漏事件为案例,利用中尺度数值模型wrf及其耦合的单层和多层城市冠层模型对事故后的放射性物质的大气扩散与沉降进行... 详细信息

该文基于城市冠层模型对中尺度放射性物质大气扩散进行了数值模拟,并探讨了模型参数对预测结果的影响。以日本福岛核泄漏事件为案例,利用中尺度数值模型wrf及其耦合的单层和多层城市冠层模型对事故后的放射性物质的大气扩散与沉降进行了数值模拟,并基于观测数据,对不同的城市冠层模型对应的模拟结果进行了比较。结果表明:使用多层模型可以得到与观测值最接近的风场模拟结果;对于近源区域的137 Cs的累积沉降量,使用单层模型的模拟值比使用多层模型或不使用城市冠层模型的模拟值更接近观测值;对于远源区域的131I日沉降量,使用单层模型可得到与观测值更为接近的模拟结果,而对于远源区域的137 Cs日沉降量,使用多层模型得到的结果更接近观测值。

关键词：城市冠层模型(UCM) 放射性物质大气扩散 wrf模型

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中国氨排放对PM_(2.5)污染的影响

中国环境科学 2016年第12期36卷 3531-3539页

作者：薛文博许艳玲唐晓龙雷宇王金南北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 环境保护部环境规划院北京100012

基于wrf-CMAQ空气质量模型,定量模拟了氨排放对全国城市PM_(2.5)浓度的影响.结果表明,氨排放对全国城市硫酸盐、硝酸盐、铵盐及PM_(2.5)年均浓度贡献率分别为4.2%、99.8%、99.7%和29.8%,氨排放对硫酸盐年均浓度的影响较小,而对硝酸盐和... 详细信息

基于wrf-CMAQ空气质量模型,定量模拟了氨排放对全国城市PM_(2.5)浓度的影响.结果表明,氨排放对全国城市硫酸盐、硝酸盐、铵盐及PM_(2.5)年均浓度贡献率分别为4.2%、99.8%、99.7%和29.8%,氨排放对硫酸盐年均浓度的影响较小,而对硝酸盐和铵盐年均浓度的影响极为显著.氨排放对1、4、7、10月四个典型月PM_(2.5)月均浓度的贡献量分别为20.15μg/m3、12.39μg/m3、13.20μg/m3、14.20μg/m3,其中1月PM_(2.5)受氨排放的影响最大.氨对PM_(2.5)影响较大的地区主要集中在河南、山东、湖北、河北等农业、畜牧业发达、氨排放量集中的地区,对PM_(2.5)年均浓度贡献量均超过20μg/m3.因此,控制氨排放将有效降低PM_(2.5)浓度,特别是可以显著减少硝酸盐和铵盐污染.

关键词：氨 wrf模型 CMAQ模型排放清单 PM_(2.5)

偏东风输送导致的关中地区冬季PM_(2.5)重污染个例研究

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环境科学研究 2021年第5期34卷 1033-1043页

作者：任鹏杰尉鹏赵森李娟张博雅胡京南曹军骥中国环境科学研究院大气环境研究所北京100012 合肥市气象局安徽合肥230041 中国科学院地球环境研究所陕西西安710061

关中地区是我国大气污染的重点监测区域,为探究偏东风输送对关中地区冬季PM_(2.5)重污染的影响,重点分析了2018年1月12—18日在偏东风输送影响下关中地区ρ(PM_(2.5))日均值的变化过程;利用wrf和CAMx模式对PM_(2.5)重污染过程进行模拟... 详细信息

关中地区是我国大气污染的重点监测区域,为探究偏东风输送对关中地区冬季PM_(2.5)重污染的影响,重点分析了2018年1月12—18日在偏东风输送影响下关中地区ρ(PM_(2.5))日均值的变化过程;利用wrf和CAMx模式对PM_(2.5)重污染过程进行模拟并讨论其消长原因.结果表明:①冬季关中地区在高压脊和西南槽的控制下,偏东风将污染物输送至关中地区,加之关中地区地形阻滞,致使关中地区的ρ(PM_(2.5))上升.②研究期间,关中地区ρ(PM_(2.5))日均值范围为103~240μg m 3,偏东风输送是导致此次重污染过程的重要原因.重污染的发生还与气象要素的变化有关,其中ρ(PM_(2.5))日均值与气温、相对湿度均呈滞后相关性.在ρ(PM_(2.5))日均值相等的情况下,相对湿度越大,能见度越低;随着ρ(PM_(2.5))日均值和相对湿度的升高,能见度下降的速率逐渐变慢.③根据wrf-CAMx的模拟结果,此次重污染过程中关中地区PM_(2.5)污染输送关系不均衡,宝鸡市和咸阳市均以本地贡献为主,其本地贡献率超过45.00%,而渭南市接收关中地区其他城市及关中地区以外区域污染输送占比为69.82%;位于盆地中东部的咸阳市、西安市和渭南市的ρ(PM_(2.5))月均值均大于关中地区ρ(PM_(2.5))平均值;渭南市、西安市、运城市以及关中地区以外城市是此次关中地区跨市PM_(2.5)污染输送的主要来源.研究显示,偏东风输送是关中地区此次大气重污染过程的重要原因.

关键词：偏东风输送 wrf模型 CAMx模型关中地区