WRF 模式边界层参数化方案对川渝盆地西南涡降水模拟的影响

吴志鹏 李跃清 李晓岚 胡小明 周国兵 邓承之

1 重庆市气象台，重庆 401147

2 中国气象局成都高原气象研究所/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，成都 610072

3 中国气象局沈阳大气环境研究所，沈阳 110166

4 俄克拉荷马大学风暴分析与预测中心，诺曼 73072，美国

1 引言

行星边界层（Planetary Boundary Layer，PBL）处于对流层的最下层，是与人类活动联系最紧密的一层。由于直接与地球表面接触，因而受到地表热量、水汽与动能的影响最大。边界层内最主要的特征是湍流及其日变化，通过湍流，边界层将白天地表的太阳能以感热和潜热的方式向上层空气输送；夜间地面辐射冷却也同样会影响上层的大气（盛裴轩等, 2013）。然而，边界层内大气的湍流运动非常复杂，人们对湍流的认识还很粗浅，现代数值天气预报技术中仍然通过多种参数化方案对湍流热量、湿度和动能的交换进行统计意义上的描述（Nielsen-Gammon et al., 2010）。

边界层参数化方案在描述湍流运动时无法避免的会出现不确定与不准确性，最终可能对天气现象的预报结果带来很大偏差（Hacker, 2010; Hu et al.,2010）。目前，最新版本的WRF v4.0 模式（Weather Research and Forecast Model，4.0）有YSU（Hong et al., 2006）、 MYJ（ Janjić, 2001）、 MYNN2（ Nakanishi and Niino, 2006）、 SH（ Shin and Hong, 2015）和ACM2（Pleim, 2007）等11 种边界层参数化方案可供选用，国内外学者针对不同季节、区域和预报对象，对各边界层参数化方案已做了大量的评估与分析。Hu et al.（2010）通过对比YSU、MYJ 和ACM2 三个方案在美国德克萨斯州3 个月的平均表现，指出不同边界层参数化方案对垂直混合强度和卷夹通量的计算差异是导致边界层结构预报结果不同的主要原因。Cohen et al.（2015）综述了多种边界层参数化方案的优点与不足，并针对美国南部的寒冷季节对比了它们的差异，指出非局地方案考虑了更大尺度的湍流涡旋对整个边界层内热量、湿度和动量的影响，比局地方案能更好地模拟边界层高度的发展。……