【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天气预测，特别是涉及一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法。
技术介绍
1、稳定边界层是一种重要的边界层形式。稳定边界层中的逆温结构是雾发生发展的关键因素，逆温层愈厚愈强则雾愈浓；稳定层结湍流混合作用较弱，不利于大气污染的扩散，导致污染物浓度升高；稳定边界层中常出现的低空急流现象可导致近地层湍流强度及能量的剧烈变化，进而影响雾的生消演变过程；此外，稳定层结湍流运动的间歇性也会对地-气间物质和能量通量产生显著影响。因此精确认识和描述稳定边界层结构和湍流特征对于理解雾霾天气的生消演变机制以及改进数值天气和空气质量模式的预报效果具有重要的科学意义。
2、然而，由于缺乏足够的外场和实验室观测资料，以及稳定边界层本身动力机制的复杂性，现阶段针对稳定层结湍流混合过程的参数化还存在很大困难，是大气边界层研究最薄弱、不确定性最大的一个领域。大气模式对于稳定边界层模拟的不足也对稳定边界层的深入研究提出了迫切要求。
3、稳定边界层中，水平风的垂直切变(简称风切变)成为湍流的主要产生源，湍涡尺度较小，具有较强的局地性。局地湍流的参数化计算与混合长紧密相关，然而目前模式中对于混合长的描述还存在很大不确定性，是影响稳定边界层模拟效果的重要原因。一系列研究表明，已有边界层方案通常难以充分描述稳定边界层内风切变(如低空急流)引起的机械湍流，其中一个重要原因是在混合长的参数化计算中未考虑风切变的影响。此外，稳定层结大气湍流运动往往表现出明显的间歇性，然而目前边界层参数化方案并未考虑湍流间歇性的影响，这也是稳定边界层模拟
4、雾是一种发生在稳定边界层中的天气现象，其导致的大气低能见度严重影响交通运输和生产生活。现阶段数值模式对雾的预报能力还处于较低水平。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法，本专利技术解决了现有技术中稳定层结大气湍流的数值模拟能力较低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法，包括：
4、获取多种边界层观测数据；
5、基于所述多种边界层观测数据根据多源观察手段，确定稳定边界层条件下湍流关键参量(湍流扩散系数、混合长、湍流间歇性强度指数等)的垂直廓线和时间演变特征；
6、基于所述垂直廓线和时间演变特征确定多种边界层方案；
7、根据风切变对所述混合长进行改进，得到改进后的混合长；
8、对最小湍流扩散系数和湍流普朗特数进行改进，得到改进后的最小湍流扩散系数和湍流普朗特数；
9、基于所述改进后的混合长、改进后的最小湍流扩散系数和改进后的湍流普朗特数得到改进的边界层方案；
10、根据所述改进的边界层方案对所述辐射雾过程的预测效果进行评估，得到评估结果。
11、优选地，所述多种边界层观测数据包括：
12、气象塔数据、地面气象站数据、微波辐射计数据、风廓线雷达数据和探空数据。
13、优选地，所述湍流关键参量包括：
14、湍流扩散系数、混合长、湍流间歇性强度指数。
15、本专利技术公开了以下技术效果：
16、本专利技术提供了一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法，包括：获取多种边界层观测数据；基于所述多种边界层观测数据根据多源观察手段，确定稳定边界层条件下湍流关键参量的垂直廓线和时间演变特征；基于所述垂直廓线和时间演变特征确定多种边界层方案；根据风切变对所述混合长进行改进，得到改进后的混合长；对最小湍流扩散系数和湍流普朗特数进行改进，得到改进后的最小湍流扩散系数和湍流普朗特数；基于所述改进后的混合长、改进后的最小湍流扩散系数和改进后的湍流普朗特数得到改进的边界层方案；根据所述改进的边界层方案对所述辐射雾过程的预测效果进行评估，得到评估结果。本专利技术通过改进边界层方案中湍流关键参量的参数化表达，提高边界层方案对稳定层结湍流交换机制的模拟能力。将改进后的参数化方案植入wrf模式，以雾霾等稳定边界层过程为检验对象，评估新方案对稳定边界层过程的模拟能力和改进效果。
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1.一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型封装结构的硅探测器元器件，其特征在于，所述多种边界层观测数据包括：
3.根据权利要求1所述的一种新型封装结构的硅探测器元器件，其特征在于，所述湍流关键参量包括：
【技术特征摘要】
1.一种面向改进稳定边界层模拟的湍流参数化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型封装结构的硅探测器元器件，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健博，吴彬贵，刘海玲，田梦，廖云琛，
申请(专利权)人：天津市气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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