复杂地形边界层结构的数值模拟

首先发展了一个三维非静力中-β尺度动力学模式,以模拟地形的动力、热力作用对边界层结构的影响。模式放弃了静力近似假设,垂直方向采用地形跟随坐标,用较细的网格以提高空间分辨率和精度。在参数化过程中,太阳辐射吸收考虑了地形的坡向作用,地表潜热和水汽通量考虑了植被作用,闭合方案采用E-ε能量闭合。然后利用该模式对陕西省关中地区作了实例模拟和数值试验。结果表明:起伏地形对垂直流场及低层风场影响较大。迎风坡空气抬升,背风坡空气下沉。层结稳定时易形成背风波,层结不稳定时,在地形抬升、水平温度梯度(地表形状不同)和背风坡的共同作用下,地形边界区易形成局地环流。除迎风坡空气抬升和背风坡引起上升运动外,还有地形加热引起的上升运动,这些对水汽、能量等的垂直输送起着重要作用。