基于大涡模拟评估GRAPES模式对对流边界层的模拟性能

• 作者: 江川 沈学顺
• 来源期刊: 气象学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 大涡模拟 半拉格朗日动力框架 隐含耗散 GRAPES模式 对流边界层
• 年，卷（期）: 2013,（5）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 879-890
• 页数: 12页
• 分类号: P435|P456.7
• 字数: 7515字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11676/qxxb2013.079

摘要

为检验GRAPES半拉格朗日动力框架在大涡尺度上的模拟性能,为未来发展千米及其以下高分辨尺度的数值模式奠定基础,并构造GRAPES大涡模式以检验和发展边界层湍流参数化提供科学工具.通过在GRAPES模式中加入Smagorinsky-Lilly小尺度湍涡参数化,并将模式分辨率提高至50 m,构建GRAPES大涡模式(GRAPES_LES),以便分析GRAPES模式在大涡尺度上的适用性.同时利用广泛应用的已有大涡模式UCLA_LES作为参考,通过对干对流边界层湍流的模拟分析及与UCLA_LES模拟结果的对比,得出如下主要结论:GRAPES半拉格朗日动力框架能够模拟出与已有的大涡模式相似的边界层湍流特征;同时,通过分析也证明GRAPES存在由于采用半拉格朗日平流计算而带来过度耗散的问题:当使用相同的滤波尺度(Smagorinsky常数)时,GRAPES_LES模拟出的速度场更为平滑,小尺度湍流结构过于光滑,通过对湍流能量的能谱分析更清楚地表明了这一点.进一步,对不同的Smagorinsky常数(对应不同的滤波尺度)进行了敏感性试验,表明可以通过改变滤波尺度,有效地缓解半拉格朗日框架隐含的耗散问题,得到更接近UCLA_LES所模拟的湍流特征.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	沈学顺		35	439	11.0	20.0
2	江川		1	5	1.0	1.0