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有關CALPUFF模型中氣象數據選擇及其處理問題的回復

專題網友投稿2022-08-14A+A-

有關CALPUFF模型中氣象數據選擇及其處理問題的回復

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問題一: 在計算風場時如何選擇氣象數據類型(氣象觀測數據+WRF中尺度氣象數據、僅用氣象觀測數據、僅用WRF中尺度氣象數據),這些方案對模擬結果有何影響?

回復:

在計算風場時計算過程分為三個步驟,分別為初始猜想場、步驟1風場和步驟2風場 ,CALMET將以某個基礎數據作為初始猜想場,然后根據當地氣象、地形和土地利用數據對其進行細化,生成步驟1風場,之后利用當地氣象觀測數據進一步細化,生成最終的步驟2風場。

一般情況下, 采用WRF中尺度氣象數據作為初始猜想場 ,將整體改善風場的表征結果,同時, W RF中尺度氣象數據也可以作為步驟1風場直接使用 ,或作為氣象觀測數據用于改善步驟1風場。當WRF數據直接用作步驟1風場時,將認為數據已經包含了地形影響,CALMET不再進一步修正。當WRF數據作為氣象觀測數據或者用作步驟1風場時,用戶可以通過CALMET讀取的可選外部文件WT.DAT中指定權重因子,從而指定WRF數據與氣象觀測數據之間的權重。

盡管使用WRF數據在許多情況下可以提高模型性能,但用戶還是 要檢查數據,以確保創建數據時使用的網格間距滿足項目要求 ,并且可以表征模擬范圍內流場的風場特征,不能表征區域特征的數據可能會對模型性能產生負面影響。

在采用WRF數據時,應盡量考慮同化觀測數據,以提高WRF數據的有效性。

問題二: CALMET如何處理缺失的地面氣象數據?

回復:
首先,地面氣象數據的缺失并不是一個很嚴重的問題,因為CALMET允許站點數據有所缺失,雖然最好的情況是所有站點數據均完整,但 最低要求是每個氣象要素每小時至少有1個有效值,否則模型就會報錯并中斷運行 。因此,用戶在選擇地面觀測站時應注意,數據有所缺失的站點(比如只記錄白天數據或3小時數據的站)不應該被自動忽略。用戶還應注意,總體來說,所選擇的站點應構成一個完整的數據集,而 不能全部站點都只有白天的數據,否則將出現數據缺失,從而導致模型停止運行 。
當CALMET運行完成之后,CALMET會生成一個缺少的數據列表,用戶可以檢查該列表以確定缺失數據的類型和范圍, 如果發現少了幾個小時的數據,可以用插值法或輸入另一個站點解決 。如果發現大量的數據缺失(例如,輸入的所有站點均只有白天的數據),則該數據被認為不可接受。在這種情況下,CALMET將提示沒有足夠的數據可用,此時用戶可能需要選擇其他年份或者其他站點。這也是建議用戶收集所有可以獲得的站點數據的原因之一。

問題三: CALMET將一天定義為00至23小時還是01至24小時,CALMET及其預處理程序如何針對不同類型的氣象數據處理這個問題?

回復:
CALPUFF模型將一天定義為0~23小時,其中0小時是午夜小時 。因此,“第2天/0小時”與“第1天/24小時”是相同的。這一小時(第2天/0小時)的數據與第一天晚上11點到午夜12點之間收集的數據相對應。這種定義方式與CD-144和DATSAV3格式記錄數據時使用的“小時結束”方式是一致的。在其他格式中,如SAMSON和HUSWO,數據是以1-24小時為基礎記錄的。CALMET將適當地處理以任何一種格式記錄的數據,用戶不必更改輸入數據。

問題四: CALMET氣象流場如何設置合適的網格間距?

回復:

對CALMET的特定應用情景來說,合適的網格間距取決于關注的氣象流場范圍大小。如果氣象流場涉及到100或200km以上的長距離傳輸情景,網格間距設置將大于考慮近場影響或復雜流場情景的網格間距設置,需要調查氣象流場范圍內的特征,并確保重要的特征能被所選的網格間距體現出來。

如果網格過大,計算時候可能會導致忽略一些地形的變化,如山谷可能變得不連續,或者較小的山丘可能被平滑處理。評估特定情景的網格間距是否合適的一種方法是在小風情況下對比所選網格間距與使用兩倍分辨率(網格間距為所選網格間距的一半)兩種情況分別考慮地形影響導致的風場變化。如果風場模擬相似,那么很可能選擇的網格間距是適當的。 CALMET的典型應用在x和y方向上通常設置為大約100到200個網格單元 。因此, 對于邊長約200km的區域,設置1~2km的網格間距就足夠了 。 近場情景中較小的區域可能需要約250m或者100m的網格間距 。無論區域的大小如何,在每個方向使用20~30個網格通常都是不夠的。

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