城市边界层数值模式研究以及在香港地区复杂地形下的应用  

A Study of the Urban Boundary Layer Model and Its Application in the Hong Kong Area

作　　者：佟华[1] 陈仲良[2] 桑建国[3] 

机构地区：[1]中国气象局国家气象中心,北京100081 [2]香港城市大学物理与材料科学系 [3]北京大学物理学院大气科学系,北京100871

出　　处：《大气科学》2004年第6期957-978,i005,共23页Chinese Journal of Atmospheric Sciences

基　　金：国家自然科学基金委员会与香港研究资助局联合科研基金资助项目"复杂地形上局地大气环流的研究及在香港空气污染问题上的应用";国家自然科学基金资助项目 5 9895 41 0;中国科学院知识创新工程项目KZCX2 2 0 4H和LAPC KF 2 0 0 2 0 8项目共同资助

摘　　要：由于城市表面复杂的下垫面的影响 ,使得城市边界层风温场结构较其他下垫面有很大不同。作者通过将城市中 5 0 0m网格内的各种地表类型 ,按照各自在网格中所占的百分比及各自的地表参数加权平均 ,得到此网格的平均的地表参数 ,以此准确反映下垫面的情况 ,建立分辨率为 5 0 0m的城市边界层能量平衡模式 ,将此城市边界层能量平衡模式嵌入动力学框架 ,并用中尺度模式MM5作为初始条件和边界条件 ,建立一个既考虑中尺度背景场又详细考虑城市下垫面复杂性与多样性的城市边界层模式系统。将模式系统运用于香港复杂地形下的边界层特点的模拟研究。通过与观测值的比较 ,模式能够较准确的模拟出海陆风、城市热岛等热力过程 ,及气流过山引起的绕流等动力过程 ,并且通过对边界层高度的模拟预测污染扩散的条件等。说明模式系统具有模拟在中尺度的背景场的控制下海陆风环流、过山堆积和绕流及城市热力影响的能力。Due to the effect of complicated urban surface, the structure of the meteorological field in the urban boundary layer is different from other surface. An urban boundary layer energy balance model which resolution is 500 m is developed by averaging the surface characteristic parameter of every land use in certain grid according to this proportion. A urban boundary layer model system is carried out by using surface temperature calculated by the energy balance model as lower boundary conditions, and using mesoscale model MM5 as the initial condition and lateral boundary conditions. This model system is used to simulate the boundary layer structure in the Hong Kong area with complicated topography and coastline. The model results are in good agreement with the measurements. It is indicated that this modeling system has the capability to predict sea-land breeze, upstream blocking and streamline dividing around mountains and thermally induced circulations.

关 键 词：城市边界层 城市下垫面 数值模式 中尺度模式MM5 海陆风 地表 复杂地形 污染扩散 城市热岛 模拟预测 

分 类 号：P412.16[天文地球—大气科学及气象学] X16[环境科学与工程—环境科学]