网站推广优势,电商网站功能模块,北京市建设厅网站首页,百丽优购物官方网站【WRF模拟】如何得到更佳的WRF模拟效果#xff1f; 模型配置#xff08;The Model Configuration#xff09;1.1 模拟区域domain设置1.2 分辨率Resolution (horizontal and vertical)案例#xff1a;The Derecho of 29-30 June 2012 1.3 初始化和spin-up预热过程案例1-有无… 【WRF模拟】如何得到更佳的WRF模拟效果 模型配置The Model Configuration1.1 模拟区域domain设置1.2 分辨率Resolution (horizontal and vertical)案例The Derecho of 29-30 June 2012 1.3 初始化和spin-up预热过程案例1-有无不透水面积的皮肤温度模拟案例2对流旋转-NCAR 3 公里对流运行的示例 1.4 侧边界条件Lateral Boundary Locations1.5 模式层和顶层高度Model Levels and High Tops1.6 复杂地形Complex Terrain1.7 物理参数方案的选择Physics/dynamics options 总结参考 本博客总结WRF官网2021年的培训pptApplication of WRF: How to Get Better Performance。。
PPT地址-Application of WRF: How to Get Better Performance
模型配置The Model Configuration
1.1 模拟区域domain设置
1、如何确定模拟域大小 模拟区域不能太小否则模拟结果基本为全球模式侧边界的强迫结果无法自由发展出模式本身的中小尺度信息一般网格数不能小于100×100其中边界网格点不少于10。
2、侧边界如何确定 模式区域的边界附近应该避免剧烈的地形变化例如边界不要设置在青藏高原上。 感兴趣的地区应该尽量设置在domain的中心避免靠近边界。
模拟域的重要性
基于大区域 (a) 和小区域(b) 模拟12小时的250hPa 风 (m/s) 模拟区域太小则中小尺度过程无法自由发展。 (Warner, 2011)
1.2 分辨率Resolution (horizontal and vertical)
网格分辨率及其影响如下
dx10km需要使用积云对流参数化方案。
10kmdx5km: 灰色区域(Grey Zone), 是否使用积云对流参数化方案仍没有共识可以尝试使用GF、MSKF等尺度自适应的积云方案。个人建议分辨率的设置可以避开5~10km。
dx3km云解析也即能显示表达积云的分辨率此时不需要深对流的积云参数化方案。
dx100m~1km: 对大部分模拟需要开启行星边界层(PBL)参数化方案但此时不仅可以关闭深对流积云参数化方案还可以关闭浅对流的积云参数化方案(当然500m以上还需开启浅对流)。
dx30m大涡模拟(large-eddy simulation, LES)所需的分辨率不需要行星边界层(PBL)参数化方案。湍涡可由模式的显式处理(加上表层和次网格的湍流方案。平流方案最好使用单调/非osciallaory选项(adv_opt ≥ 2)。
案例The Derecho of 29-30 June 2012
雷达复合材料反射率由提供美国国家海洋和大气管理局 WRF模拟最大的反射率DX3公里初始化于1200 世界标准时间 29六月 3 km运行得到的最大风速如下 15 km运行得到的最大风速如下
1.3 初始化和spin-up预热过程
模拟结果的好坏很大程度取决于初始场initial condition, IC的质量。
合适的初始时间初始场的质量检查数据质量 对初始场数据的质量进行检查如土地利用数据landuse是否符合实际如有更高质量的土地利用数据可以进行替换。 要了解初始场的数据来源比如初始场来源于预报数据、再分析数据或者气候数据。模式启动的前几个小时一般有一个预热过程动力场和热力场在调整中气压场会出现“噪音”前几小时模拟的降雨也基本不可信。
案例1-有无不透水面积的皮肤温度模拟
不透水面积如下 模拟得到的皮肤温度结果如下
案例2对流旋转-NCAR 3 公里对流运行的示例 1.4 侧边界条件Lateral Boundary Locations
包括WRF在内的所有区域模式人为引入的侧边界(LBC)是制约模式性能的一个重要因素。
侧边界可能会导致许多负效果以下几点可减少或避免侧边界导致的负效果 1、侧边界尽可能避免强强迫
2、应使用分辨率一致的输入数据
3、尽可能使用高时间分辨率的侧边界数据即3小时间隔比6小间隔更好
4、应尽可能使用交互边界。
1.5 模式层和顶层高度Model Levels and High Tops
如果模式顶层为50hPa则模式层最少设置为30层或更多。
如果模式顶层为1hPa(约45~50km)则模式层最少设置为60层或更多。
高于30hPa的部分臭氧的作用逐渐凸显辐射方案可选RRTMG或CAM。
对于低于50hPa的部分垂直网格距dz1000m。
水平分辨率越高那么垂直层数应该越大确保dzdx满足大气薄层近似。
1.6 复杂地形Complex Terrain
地形过于陡峭(45°)容易导致模式计算不稳定。 可以进行如下设置增强稳定性
1、可以在namelist.inputd的domain部分增大epssm参数从0.1-0.5甚至更大对声波进行阻尼增加模式稳定性。
2、对于大的斜坡地形设置diff_opt2。
3、对于3.6及其以后的版本可以同时设置diff_opt2和km_opt4以增强模式稳定性。
1.7 物理参数方案的选择Physics/dynamics options
WRF模式中存在众多次网格过程需要使用物理参数方案进行表达而每种物理参数化方案都有很多种选项其不同的排列组合使得选项太多。
关于物理参数化方案以后有时间再展开介绍以下粗略提几点
给定一套参数化方案组合对于不同的地区、domain大小、时间以及关注的天气现象其模拟结果是不同的没有哪种方案组合是完美的。
可以根据研究对象确定重要的参数化方案再进行挑选如对于台风可能积云对流和微物理方案更重要。
建议根据个人的具体应用结合文献调研的基础上选定一些参数化方案组合进行对比验证哪种参数化方案组合对重点关注的天气现象模拟最好。
总结
最后WRF的使用者应该时刻牢记以下几点 模拟结果受到很多因素的影响如模拟区域的设置(水平和垂直的)、输入的数据(包括气象场和静态数据)、侧边界条件等 模式是存在缺陷的对于某些具体天气过程是无法得到好的模拟结果的人为引入了侧边界 找到模式何处存在偏差是非常重要的。
参考
1、PPT地址-Application of WRF: How to Get Better Performance 2、Youtube-Application of WRF: How to Get Better Performance
