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动态 Smagorinsky 闭合对复杂地形夜间低空急流下侧翼结构的影响

夜间低空急流,稳定边界层,复杂地形,WRF-LES,动态 Smagorinsky,动量再分配,灰区/LES 过渡尺度

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.12 青藏高原地气相互作用及对天气气候的影响

复杂地形夜间低空急流的数值模拟难点，不仅在于再现急流核强度，还在于刻画稳定边界层建立后急流下侧翼的垂直结构；当网格距进入灰区至大涡模拟过渡尺度时，这一表征仍可能对次网格闭合形式高度敏感。本文采用四重嵌套的 WRF v4.3 模式，最内层水平分辨率为111 m，在攀枝花机场周边复杂地形背景下，对比动态 Smagorinsky 模型（DSM）与静态 Smagorinsky 模型（SSM）的模拟表现，并结合连续风廓线雷达观测开展约束分析。结果表明，两者差异主要出现在稳定边界层建立之后，并集中在急流下侧翼。SSM 在低层持续高估风速、较高层相应低估，形成偶极型垂直误差结构。Km/Kh、动量倾向、切变产生项和 SGS 能量传输项的联合诊断表明，SSM 产生了更深厚、选择性更弱的混合调整，导致动量过度向下再分配；DSM 则能随局地层结和切变状态动态响应，更好维持下侧翼曲率和低层切变组织。谱分析和跨案例结果进一步说明，DSM 对下侧翼相关低层结构的模拟优势具有较好可重复性。