不同城市冠层参数化方案对重庆高密度建筑物环境的数值模拟研究

目前，耦合在WRF模式中的城市冠层方案包括单层冠层方案（UCM），多层冠层方案（BEP）以及考虑室内外大气能量交换的多层冠层方案（BEP+BEM）。不同方案计算过程及参数设置不尽相同，这些方案能否适应高密度建筑物复杂下垫面的城市气象环境的模拟?建筑物形态参数对于城市气象因子模拟的敏感性如何?为回答上述问题，选取建筑物高密度城市——重庆为研究对象，以2006年重庆高温伏旱天气为背景，采用高分辨率（333 m×333 m）的地理信息系统数据替换WRF模式中默认的美国地质调查局（USGS）静态数据，对WRF中的3种城市冠层方案进行了模拟评估，并进行建筑物形态参数变化对气象因子影响的敏感试验。结果表明：（1）BEP+BEM、BEP、UCM方案模拟值与城区内10个站点2 m高气温观测值的均方差和平均误差分别为1.3、1.4、2.1和-0.5、-0.8、-1.4℃，单层冠层方案相对较差，BEP+BEM方案最好。模拟值普遍略低于观测值。位于密集建筑物周边的2 m高气温模拟值与自动站观测吻合相对较好，而中国国家基本站的观测值与模拟值相比，观测值偏低，靠近水体的模拟结果相对较差；（2）建筑物高度及密度参数的变化对城市近地层气温产生明显的影响，当建筑物高度增高时，由于短波遮蔽作用的影响，白天气温降低最大达到0.4℃，而夜间由于辐射截陷作用增强，气温明显升高，最大可达0.7℃。建筑物间距缩小，导致白天近地面气温降低，夜晚则升高，且夜间变化幅度更大；（3）当调整建筑物高度及密度参数分别为：高度20%（15 m）+60%（20 m）+20%（25 m），间距20 m时，城区内观测站点2 m高气温观测值与模拟值的均方根误差从1.3℃减小到0.6℃，提高了模式的模拟性能。

Numerical study of the Chongqing high-density buildings environment by the WRF with the different urban canopy schemes