本文關(guān)鍵詞：基于WRF模式的低空風場及風切變數(shù)值模擬

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【摘要】：風切變是民航飛行器在降落和起飛時面臨的主要潛在危險因素,嚴重威脅著民航運輸?shù)陌踩?某種程度上制約著民航事業(yè)的發(fā)展。民航和氣象業(yè)界一直對風切變高度重視,力求探索出有效識別、預(yù)報和預(yù)警風切變的方法,以避免風切變對民航生產(chǎn)造成的損失,保障民航運輸安全。目前研究風切變的主要手段有:測風激光雷達,風切變預(yù)警系統(tǒng),航空數(shù)值天氣預(yù)報模式等。雖然航空數(shù)值天氣預(yù)報模式目前沒有前兩者運用得廣泛和成熟,但是數(shù)值模式本身的優(yōu)點已經(jīng)得到不少業(yè)內(nèi)人士的青睞,隨著數(shù)值模式的版本不斷更新升級和內(nèi)置參數(shù)設(shè)置簡化完備,特別是在中小尺度精細化模擬領(lǐng)域獨一無二的優(yōu)勢,將在未來研究風場和風切變有著更廣闊的前景。本論文基于航空數(shù)值天氣預(yù)報模式的一種數(shù)值模式——WRF,針對某區(qū)域內(nèi)某時段一次強對流天氣系統(tǒng)進行中、小尺度下立體地風場數(shù)值模擬,并嘗試從該模擬的風場中提取出風切變。在進行風場數(shù)值模擬之前,進行了初始數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制,敏感性參數(shù)之行星邊界層參數(shù)化方案的對比分析,并與實測數(shù)據(jù)進行擬合分析,在后續(xù)的風場模擬中利用最優(yōu)的參數(shù)化方案。以此來保證風場模擬的精準程度,避免不必要的誤差。針對最后提取的風場風向風速值再次進行了質(zhì)量控制,提高計算結(jié)果的精度。數(shù)值模式在中小尺度模擬有著其獨特優(yōu)勢,能夠模擬精細化的風場。同時證明,使用數(shù)值模式對風場和風切變的精細化模擬有可行性,為進一步模擬分析提供依據(jù)和參考。
【關(guān)鍵詞】：風場 風切變 數(shù)值模式 小尺度 行星邊界層參數(shù)化方案
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V321.225
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 風切變簡介10-12
• 1.1.1 風切變的定義10
• 1.1.2 風切變的強弱標準10-11
• 1.1.3 風切變的成因11-12
• 1.2 風切變的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國際組織對風切變的研究12-13
• 1.2.2 各國對風切變的研究13-14
• 本章小結(jié)14-15
• 第二章 航空數(shù)值天氣預(yù)報模式15-25
• 2.1 尺度標準15-16
• 2.1.1 分類原理簡介15
• 2.1.2 Orlanski標準15-16
• 2.1.3 歐美和日本標準16
• 2.2 航空數(shù)值天氣預(yù)報16-17
• 2.2.1 航空數(shù)值天氣預(yù)報模式系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 數(shù)值天氣預(yù)報模式產(chǎn)品在航空中的釋用17
• 2.3 WRF模式簡介17-20
• 2.3.1 WRF模式17-18
• 2.3.2 WRF模式的版本18
• 2.3.3 WRF的安裝環(huán)境18-19
• 2.3.4 WRF模式運行流程19-20
• 2.4 WRF模式中的邊界層參數(shù)化方案20-24
• 2.4.1 邊界層的定義20
• 2.4.2 邊界層的劃分20-21
• 2.4.3 邊界層過程的處理方法21-22
• 2.4.4 邊界層參數(shù)化方案簡介22-23
• 2.4.5 四種邊界層參數(shù)化方案23-24
• 本章小結(jié)24-25
• 第三章 四種邊界層參數(shù)化方案的對比25-46
• 3.1 實驗設(shè)計及初始環(huán)境模擬25-29
• 3.1.1 實驗基本設(shè)計25-26
• 3.1.2 質(zhì)量控制和資料同化26-27
• 3.1.3 下墊面資料更新及精細化27
• 3.1.4 初始環(huán)境模擬27-29
• 3.2 地表相關(guān)要素的模擬對比29-34
• 3.2.1 地表溫度的模擬對比29-32
• 3.2.2 地表露點溫度的模擬對比32-34
• 3.3 相對濕度相關(guān)要素的模擬對比34-39
• 3.3.1 位于 2km處相對濕度、氣溫和氣壓的模擬對比34-36
• 3.3.2 位于 850h Pa處相對濕度、氣溫和氣壓高度的模擬對比36-39
• 3.4 水汽相關(guān)要素的混合比39-43
• 3.4.1 水汽混合比的模擬對比40-41
• 3.4.2 云水混合比的模擬對比41-42
• 3.4.3 雨水混合比的模擬對比42-43
• 3.5 與實測數(shù)據(jù)的對比43-45
• 3.5.1 與實測數(shù)據(jù)的對比方案設(shè)計43-44
• 3.5.2 各方案與實測數(shù)據(jù)的擬合程度44-45
• 本章小結(jié)45-46
• 第四章 風場及風切變的數(shù)值模擬46-62
• 4.1 風場模擬實驗設(shè)計46-47
• 4.1.1 實驗方案設(shè)計46-47
• 4.1.2 實驗方案參數(shù)配置47
• 4.2 中尺度風場及風切變的模擬47-54
• 4.2.1 中尺度絕對渦度模擬47-49
• 4.2.2 中尺度水平風場模擬49-52
• 4.2.3 中尺度垂直風場模擬52-54
• 4.3 小尺度風場及風切變模擬54-58
• 4.3.1 小尺度絕對渦度模擬54-55
• 4.3.2 小尺度水平風場模擬55-57
• 4.3.3 小尺度垂直風場模擬57-58
• 4.4 小尺度風切變診斷58-61
• 4.4.1 診斷方法58
• 4.4.2 風向風速值統(tǒng)計與數(shù)據(jù)修正58-59
• 4.4.3 風向風速變化率59-61
• 本章小結(jié)61-62
• 第五章 數(shù)值模式模擬的總結(jié)與展望62-66
• 5.1 基于WRF數(shù)值模式的小尺度模擬優(yōu)劣62-63
• 5.1.1 小尺度數(shù)值模擬的優(yōu)勢62
• 5.1.2 小尺度數(shù)值模擬的不足62-63
• 5.2 實驗設(shè)計評價63-65
• 5.2.1 實驗設(shè)計的嚴謹性和創(chuàng)新性63-64
• 5.2.2 實驗設(shè)計的不足與漏洞64-65
• 本章小結(jié)65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 作者簡介70

【相似文獻】

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