不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案模擬效果評(píng)估

謝菲 何宏讓 張?jiān)?/p>

摘要[目的]模擬南京及其周邊一次區(qū)域霧天氣過(guò)程變化過(guò)程。[方法]利用2013年12月6日NCEP 1°×1°再分析資料為初始場(chǎng)，采用WRF模式對(duì)陸面過(guò)程參數(shù)化方案進(jìn)行了敏感性數(shù)值試驗(yàn)，利用相關(guān)系數(shù)、平均偏差、平均絕對(duì)偏差、觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、模擬值的標(biāo)準(zhǔn)偏差等對(duì)各參數(shù)化方案下的物理量的模擬效果進(jìn)行評(píng)估，并與南京站的地面常規(guī)觀測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比。[結(jié)果]不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案對(duì)大霧天氣過(guò)程的模擬結(jié)果是敏感的，不同的參數(shù)化方案模擬的地面溫濕風(fēng)存在較大差異，其中SLAB方案模擬結(jié)果可信度最高，偏差范圍最小，且各變量的偏差均呈現(xiàn)正態(tài)分布狀態(tài)。[結(jié)論]此次大霧過(guò)程中相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差、地面溫度等變量的模擬效果較好，可將其作為判別指標(biāo)，為后期提高霧過(guò)程預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 區(qū)域霧；數(shù)值模擬；效果評(píng)估；陸面方案

中圖分類號(hào) S16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）09-210-06

Abstract[Objective]To simulate the process of fog weather in Nanjing and its surrounding area.[Method]With NCEP 1°×1°reanalysis data on December 6， 2013 as the initial field， sensitive numerical experiment on parameterization schemes of land process was carried out by WRF mode. Simulation effects of physical quantity in parameterization schemes was evaluated by using the correlation coefficient， mean deviation， mean absolute deviation， standard deviation of observed value， standard deviation of simulated value. The results were compared with the ground routine observation data in Nanjing Station.[Result]Simulation results of fog weather were found to be the most sensitive by different parameterization schemes of land process. Surface moist wind simulated by different parameterization schemes had relatively significant differences. Among them， SLABs scheme had the highest reliability of simulation results with the smallest deviation range. The deviation of each variable showed normal distribution state.[Conclusion]The simulation results of relative humidity， dew point temperature difference and surface temperature are consistent with the measured data. So they can be used as criterions and provide basis to improve the fog forecast accuracy in later period.

Key words Regional fog； Numerical simulation； Effect evaluation； Land scheme

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，霧引起的危害愈發(fā)明顯，對(duì)機(jī)場(chǎng)、高速公路、城市道路和港口航道安全的威脅越來(lái)越嚴(yán)重，此外，大霧還會(huì)加劇近地層的空氣污染，影響人類的生命健康。因此，開展霧天氣的數(shù)值模擬技術(shù)研究對(duì)于提高霧的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和大霧產(chǎn)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)具有重要意義。國(guó)外對(duì)霧的數(shù)值模擬研究開展較早[1]，主要經(jīng)歷了一維[2]、二維[3]到三維[4]輻射霧模式，使霧的研究不斷深入。國(guó)內(nèi)應(yīng)用數(shù)值模式對(duì)霧開展研究始于20世紀(jì)80年代中期，也經(jīng)歷了從一維[5-6]、二維[7]到比較完善的三維模式[8]。由于霧現(xiàn)象的出現(xiàn)越來(lái)越頻繁，不少學(xué)者對(duì)霧的生消機(jī)制及條件均進(jìn)行了更為細(xì)致的研究。同時(shí)隨著研究的深入，有氣象學(xué)家通過(guò)改變初始條件、邊界條件、微物理方案、陸面方案等對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析[9-10]，為提高大霧判識(shí)及預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提供依據(jù)。

2013年12月5日起，南京及其周邊受霧和霾共同影響嚴(yán)重，且以霾現(xiàn)象為主，能見度維持在3 km左右，這種狀態(tài)持續(xù)到6日20：00后，霧過(guò)程逐漸產(chǎn)生并于7日02：00能見度開始驟降，08：00后發(fā)展成為部分地區(qū)能見度<50 m，但低能見度持續(xù)時(shí)間較短，即日出后開始消散，能見度維持在5 km以上。7日20：00起，能見度再次驟降，于8日08：00再次降至50 m左右，12：00大霧開始逐步減弱消散，直到9日此次霧過(guò)程才完全結(jié)束[11]。由于霧一般由近地層產(chǎn)生后逐漸發(fā)展，與下墊面相關(guān)的陸面過(guò)程也會(huì)影響霧的變化，筆者通過(guò)不同陸面方案試驗(yàn)來(lái)研究大霧發(fā)展過(guò)程，同時(shí)由于WRF模式缺乏氣溶膠參數(shù)，對(duì)霾的模擬效果不佳，所以該研究?jī)H利用2013年12月6日NCEP 1°×1°再分析資料為初始場(chǎng)，對(duì)大霧過(guò)程中（6日20：00～9日02：00）的不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案進(jìn)行敏感性數(shù)值試驗(yàn)，并對(duì)模擬效果進(jìn)行定量評(píng)估，從而得到模擬效果最佳方案，為進(jìn)一步研究此次霧天氣過(guò)程的特征和發(fā)生發(fā)展的演變機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 模擬方案設(shè)計(jì) 利用中尺度模式WRF3.5，采用三重網(wǎng)格嵌套方案，模式水平分辨率分別取27、9和3 km，格點(diǎn)數(shù)分別為200×129、283×175、361×250；地形分辨率分別為10′、5′、30″；模擬區(qū)域中心為南京（118.78°E、32.04°N）；模擬起止時(shí)間為2013年12月6日12：00～9日02：00，積分時(shí)間步長(zhǎng)取90 s。模式參數(shù)設(shè)置如下：微物理過(guò)程選取Goddard方案，長(zhǎng)波輻射過(guò)程選取RRTM方案，短波輻射過(guò)程選取Dudhia方案，近地面層選取MoninObukhov方案，邊界層方案選取YSU方案。此外考慮到霧是發(fā)生在邊界層內(nèi)的天氣現(xiàn)象，將垂直方向增加至42層，其中近地面700 m以下加密至21層。選取5類不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，包括5層熱力擴(kuò)散方案（SLAB方案）、RUC方案、PleimXiu方案、Noah方案及不采用陸面方案（Wu方案）。

1.2 模擬效果評(píng)估方法

利用相關(guān)系數(shù)（r）、平均偏差（MD）、平均絕對(duì)誤差（MAE）、均方根誤差（RMSE）、觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD_O）、模擬值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD_S）、觀測(cè)值與模擬值的吻合指數(shù)（IA），對(duì)模擬第3重嵌套區(qū)域中在2013年12月6日20：00～9日02：00時(shí)間段中2 m高處相對(duì)濕度、2 m高處溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度、海平面氣壓場(chǎng)等要素的模擬效果進(jìn)行考察。國(guó)內(nèi)外已有諸多學(xué)者利用該方法進(jìn)行效果評(píng)估研究[12-14]。相關(guān)計(jì)算公式為：

其中，si為第i個(gè)模擬值，Oi為第i個(gè)觀測(cè)值，N為時(shí)間樣本總數(shù)，為觀測(cè)值的平均，為模擬值的平均，i為第i個(gè)模擬值和觀測(cè)值之間的差值。這些統(tǒng)計(jì)量中，MD、MAE、RMSE越小越好；r和IA為1時(shí)表明模擬值和觀測(cè)值之間時(shí)空變化趨勢(shì)吻合得很好，為0則表明模擬值與觀測(cè)值完全不吻合；SD_O和SD_S越接近越好[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各氣象要素模擬效果評(píng)估

由表1可見，SLAB、Noah、PleimXiu陸面過(guò)程參數(shù)化方案模擬所得2 m高處相對(duì)濕度、2 m高處溫度露點(diǎn)差、地面溫度和海平面氣壓的相關(guān)系數(shù)通過(guò)了95%的置信度檢驗(yàn)，其中2 m高處溫度露點(diǎn)差和地面溫度相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.80以上，為高度相關(guān)。RUC方案及Wu方案模擬的2 m高處相對(duì)濕度和溫度露點(diǎn)差的相關(guān)性均較低。而不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案模擬的地面風(fēng)速均未完全通過(guò)95%置信度檢驗(yàn)，SLAB方案僅有90%的點(diǎn)通過(guò)95%的置信度檢驗(yàn)；Noah方案中僅有57.5%的點(diǎn)通過(guò)95%的置信度檢驗(yàn)；PleimXiu方案也僅有60%的點(diǎn)通過(guò)95%的置信度檢驗(yàn)。此外，不同方案模擬的海平面氣壓相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，相關(guān)性高，且各陸面參數(shù)化方案偏差范圍均為-1～1 hPa，模擬偏差較小，計(jì)算第3嵌套區(qū)域中海平面氣壓相對(duì)誤差百分比（圖1）發(fā)現(xiàn)，SLAB方案的模擬誤差在0.05%，幾乎可以忽略，最大為PleimXiu方案，誤差也僅0.6%；不同方案的模擬偏差隨時(shí)間變化也很小，說(shuō)明各方案模擬的海平面氣壓場(chǎng)效果均較好。因此下面選取相關(guān)性較高且通過(guò)部分置信度檢驗(yàn)的陸面過(guò)程參數(shù)化方案的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1.1

SLAB陸面參數(shù)化方案的模擬效果評(píng)估。由表2可見，SLAB參數(shù)化方案中2 m高相對(duì)濕度、2 m高溫度露點(diǎn)差及地面溫度的相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了95%的置信度檢驗(yàn)，相關(guān)系數(shù)分別為0.808 6、0.839 2、0.878 6，模擬與觀測(cè)的吻合指數(shù)均達(dá)0.98以上，表明模擬與觀測(cè)比較一致。從MD看，模擬相對(duì)濕度偏大（MD=1.495 9%）、溫度露點(diǎn)差偏低（MD=-0.499 5 ℃）、地面風(fēng)速偏大（MD=0.625 7 m/s）、地面溫度也偏高（MD=0.568 2 ℃）。4個(gè)變量SD_O和SD_S相差較小，差值分別為0.889 1%、0.041 1 ℃、0.221 7 m/s、0.093 2 ℃。李耀孫[12]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)IA較高，RMSE

利用模擬所得相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度值與觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)模擬與觀測(cè)值的偏差進(jìn)行概率分布統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2），SLAB參數(shù)化方案中4個(gè)變量的偏差均符合正態(tài)分布，但偏差均不是嚴(yán)格對(duì)稱，相對(duì)濕度呈現(xiàn)出偏向大于0一側(cè)；僅8.75%點(diǎn)的偏差<0；溫度露點(diǎn)差偏向小于0一側(cè)，僅2.5%的點(diǎn)偏差>0；地面風(fēng)速則偏向略大于0一側(cè)；4個(gè)變量的偏差中值分別為1.90%、-0.56 ℃、0.58 m/s、0.39 ℃，基本與計(jì)算所得的平均偏差值相一致。SLAB參數(shù)化方案模擬結(jié)果中所有點(diǎn)的相對(duì)濕度偏差范圍基本在-1.874 5%～-3.945 8%，偏差均在10%以內(nèi)；溫度露點(diǎn)差偏差范圍主要為-0.910 4～0.098 2 ℃，所有偏差均在1 ℃內(nèi)，表明模擬結(jié)果與實(shí)況相近；地面風(fēng)速偏差范圍為0.033 5～1.113 8 m/s，其中有13.75%點(diǎn)偏差超過(guò)1 m/s；地面溫度偏差主要為-0.040 5～2.655 1 ℃，83.75%樣本偏差均在1 ℃內(nèi)，偏差較小。

整體分析發(fā)現(xiàn)，SLAB參數(shù)化方案模擬的各氣象要素除地面風(fēng)速外均可信，且偏差也相對(duì)較小，對(duì)霧濃度及霧區(qū)范圍影響較小。

2.1.2 Noah陸面參數(shù)化方案的模擬效果評(píng)估。由表3可見，Noah參數(shù)化方案中2 m高處相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差和地面溫度的相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了95%的置信度檢驗(yàn)，模擬的相關(guān)系數(shù)分別為0.817 8、0.830 3、0.925 3，IA均超過(guò)了0.98，表明模擬與觀測(cè)吻合程度較好。從MD看，相對(duì)濕度模擬值偏小（MD=-9.301 5%）、溫度露點(diǎn)差偏高（MD=1.480 1 ℃）、地面風(fēng)速偏大（MD=0.509 3 m/s）、地面溫度偏高（MD=1.684 9 ℃），

Noah陸面過(guò)程參數(shù)化方案模擬的2 m高處相對(duì)濕度、2 m高處溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度SD_O和SD_S相差較小，差值分別為8.256 4%、1.693 0 ℃、0.314 8 m/s、0.711 1 ℃，但僅地面溫度滿足RMSE

利用模擬所得相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度值與相應(yīng)的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)模擬與觀測(cè)值的偏差進(jìn)行概率分布統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖3），Noah參數(shù)化方案中4個(gè)變量的偏差均符合正態(tài)分布，相對(duì)濕度呈現(xiàn)出所有點(diǎn)偏向小于0一側(cè)，且偏差值較大，偏差范圍為-19.856 5%～-5.080 9%，其中有27.5%點(diǎn)的偏差值超過(guò)10%；溫度露點(diǎn)差中所有點(diǎn)的偏差均偏向大于0一側(cè)，偏差范圍為0.699 9～3.522 4 ℃，約16.25%點(diǎn)的偏差超過(guò)2 ℃，約81.25%點(diǎn)偏差超過(guò)1 ℃，與實(shí)際偏差較大；地面風(fēng)速則偏向略大于0一側(cè)，偏差范圍為-0.102 5～1.064 6 m/s；地面溫度偏差范圍為0.528 9～4.553 0 ℃，但僅有45%樣本點(diǎn)偏差在1 ℃內(nèi)，多數(shù)樣本偏差較大；4個(gè)變量的偏差中值分別為-7.91%、1.24 ℃、0.49 m/s、1.15 ℃，與計(jì)算所得的平均偏差值存在一定差值。表明模擬結(jié)果與實(shí)況存在較大偏差，配合表3分析模擬結(jié)果不可信，因此舍棄Noah陸面過(guò)程參數(shù)化方案。

分析Noah參數(shù)化方案模擬的近地面氣象要素發(fā)現(xiàn)，整體模擬結(jié)果除地面溫度外均不可信，且相對(duì)濕度和地面風(fēng)速的偏差范圍相對(duì)較大，勢(shì)必對(duì)霧區(qū)范圍及強(qiáng)度的模擬產(chǎn)生影響。

2.1.3 PleimXiu陸面過(guò)程參數(shù)化方案的模擬效果評(píng)估。

從表4可以看出，PleimXiu參數(shù)化方案模擬的2 m高相對(duì)濕度、2 m高溫度露點(diǎn)差、地面溫度的相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了95%的置信度檢驗(yàn)，相關(guān)系數(shù)分別為0.755 1、0.886 8、0.843 1；而地面風(fēng)速僅有60%的點(diǎn)通過(guò)95%置信度檢驗(yàn)且相關(guān)系數(shù)僅為0.276 9。從MD來(lái)看，相對(duì)濕度模擬值偏小（MD=-5.278 8%）、溫度露點(diǎn)差偏高（MD=0.845 4 ℃）、地面風(fēng)速偏大（MD=0.678 6 m/s）、地面溫度偏高（MD=2.121 8 ℃）。4個(gè)變量SD_O和SD_S差值分別為9.518 1%、2.054 6 ℃、0.281 5 m/s、0.356 7 ℃。根據(jù)李耀孫[12]的研究，PleimXiu參數(shù)化方案模擬的2 m高處相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差和地面風(fēng)速3個(gè)變量的RMSE>SD_O，且相對(duì)濕度和溫度露點(diǎn)差的SD_S與SO_D存在較大差距，說(shuō)明模式對(duì)3個(gè)變量的模擬不可信。而地面溫度滿足判斷準(zhǔn)則，因此可以認(rèn)為其模擬結(jié)果是可信的。

利用模擬所得相對(duì)濕度、溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度與相應(yīng)的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)模擬與觀測(cè)值的偏差進(jìn)行概率分布統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖4），PleimXiu參數(shù)化方案中的變量偏差均符合正態(tài)分布，相對(duì)濕度呈現(xiàn)出偏向小于0一側(cè)，所有點(diǎn)的偏差均小于0；溫度露點(diǎn)差偏向大于0一側(cè)；地面風(fēng)速也呈現(xiàn)偏向大于0一側(cè)；地面溫度偏差均在大于0一側(cè)，偏差范圍為1.436 6～4.717 4 ℃；4個(gè)變量的偏差中值分別為-5.20%、0.84 ℃、0.63 m/s、1.90 ℃，基本與計(jì)算所得的平均偏差值相一致。方案值中所有點(diǎn)的相對(duì)濕度偏差范圍為-10.368 2%～-2.773 5%，偏差在10%以內(nèi)的有98.75%；溫度露點(diǎn)差偏差范圍主要為0.373 9～1.577 4 ℃，偏差在1 ℃內(nèi)的達(dá)81.25%；地面風(fēng)速偏差范圍為0.160 8～1.399 6 m/s，其中有19.75%點(diǎn)偏差超過(guò)1 m/s。

總體而言，SLAB陸面過(guò)程參數(shù)化方案的模擬結(jié)果可信度最高，具體對(duì)比模擬值發(fā)現(xiàn)，3種方案中各變量的MAE>MD，由于MAE能夠更好地反應(yīng)模擬誤差的實(shí)際情況，對(duì)比SLAB方案、Noah方案和PleimXiu方案發(fā)現(xiàn)，SLAB方案中的各變量MAE較Noah方案和PleimXiu方案小，這與李耀孫[12]模擬所得結(jié)果一致。再?gòu)母鞣桨钙钪兄导捌罘秶矗幸仄罘秶尚〉酱笠来螢镾LAB方案、PleimXiu方案、Noah方案，因此SLAB方案的模擬效果最好。

2.2 站點(diǎn)地面氣象要素模擬效果對(duì)比分析

2.2.1 2 m高處相對(duì)濕度。

從圖5a可以看出，當(dāng)不考慮陸面方案時(shí)，模擬的相對(duì)濕度一直維持在90%以上，與實(shí)況不相符，其他幾種陸面方案模擬的相對(duì)濕度變化趨勢(shì)均與實(shí)況較為一致，7日20：00～8日08：00及8日20：00后相對(duì)濕度模擬值均達(dá)95%以上，且多數(shù)時(shí)次是接近100%，而白天受太陽(yáng)短波輻射影響，水汽凝結(jié)作用減弱，相對(duì)濕度降低，這與實(shí)況觀測(cè)一致。Noah方案模擬的相對(duì)濕度值在7日06：00～8日02：00及8日10：00后與實(shí)況相比明顯偏小，偏差最多出現(xiàn)在7日14：00和8日14：00，模擬的濕度值比實(shí)況小25%左右，其他時(shí)次偏差基本在10%左右。PleimXiu方案模擬的相對(duì)濕度在7日06：00由飽和狀態(tài)逐漸降低，并于7日14：00出現(xiàn)最小值（40%），這與實(shí)況（70%）相差較大，此后模擬的相對(duì)濕度值開始增大，但與實(shí)況仍存在超過(guò)10%的差值，這種狀態(tài)持續(xù)到8日06：00，模擬的相對(duì)濕度值與實(shí)況值均達(dá)100%；8日06：00后模擬的相對(duì)濕度效果較好，基本維持在95%以上。RUC方案模擬的相對(duì)濕度變化趨勢(shì)與實(shí)況觀測(cè)基本一致，但在7日08：00～7日20：00及8日08：00后模擬的濕度值比實(shí)況觀測(cè)值高。SLAB方案模擬的相對(duì)濕度不論從變化趨勢(shì)還是值的大小均是與實(shí)況最為接近的，僅個(gè)別時(shí)次存在5%以內(nèi)的差值。

2.2.2 2 m高處溫度露點(diǎn)差。由圖5b可見，整個(gè)大霧過(guò)程RUC方案和SLAB方案模擬的溫度露點(diǎn)差的變化趨勢(shì)及其值與實(shí)況吻合性最佳，誤差主要出現(xiàn)在7日14：00左右及8日14：00，溫度露點(diǎn)差達(dá)5 ℃，其他時(shí)次誤差基本可以忽略。Noah吻合性較差，整體溫度露點(diǎn)差較實(shí)況大。PleimXiu方案在7日14：00左右和8日14：00左右出現(xiàn)與實(shí)況誤差達(dá)10 ℃現(xiàn)象。

不考慮陸面方案時(shí)，溫度露點(diǎn)差也基本維持不變，說(shuō)明陸面方案在數(shù)值模擬過(guò)程中作用明顯。

2.2.3

地面風(fēng)速。圖5c顯示，SLAB方案模擬效果與實(shí)況最為接近。各方案模擬的地面風(fēng)速變化趨勢(shì)大體一致，但模擬的地面風(fēng)速值存在差異，Noah模擬的風(fēng)速值整體偏大1 m/s左右，尤其7日夜間實(shí)況觀測(cè)風(fēng)速僅2.07 m/s，但模擬達(dá)3.3 m/s，不利于夜間霧的發(fā)展。其他方案模擬效果也存在分散情況，但與實(shí)況相差不大。當(dāng)不考慮陸面方案時(shí)，地面風(fēng)速也呈現(xiàn)與實(shí)況較為一致的變化趨勢(shì)，風(fēng)速值較實(shí)況偏小。

2.2.4 地面溫度。

從圖5d可看出，各陸面方案的地面溫度在6日20：00～7日08：00與實(shí)況差別較小，到7日08：00后逐漸增大。RUC方案模擬溫度在7日14：00明顯低于實(shí)況觀測(cè)值，差值達(dá)5 ℃左右，7日14：00后模擬與實(shí)況的溫度差一直維持存在。PleimXiu方案的溫度變化趨勢(shì)基本符合實(shí)況，但其在午后的變化幅度過(guò)大，在7日12：00模擬溫度比實(shí)況溫度高約3 ℃，在8日12：00模擬溫度也高出約2 ℃。Noah方案與PleimXiu方案相似，午后一般高出2～3 ℃，此外其模擬的夜間溫度比實(shí)況又低3 ℃左右。SLAB方案模擬的地面溫度變化情況與實(shí)況觀測(cè)基本一致，僅個(gè)別時(shí)次出現(xiàn)溫度偏差，但偏差也相對(duì)偏小。

3 結(jié)論

該研究利用相關(guān)系數(shù)、平均偏差、平均絕對(duì)偏差、觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、模擬值的標(biāo)準(zhǔn)偏差等對(duì)各參數(shù)化方案下的物理量（2 m高處相對(duì)濕度、2 m高處溫度露點(diǎn)差、地面風(fēng)速、地面溫度）的模擬效果進(jìn)行評(píng)估，并利用南京站的地面常規(guī)觀測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案對(duì)大霧天氣過(guò)程的模擬結(jié)果是敏感的，模擬的溫濕風(fēng)存在較大差異，其中SLAB方案可信度最高，偏差范圍最小，且各變量的偏差均呈現(xiàn)正態(tài)分布狀態(tài)，模擬的相對(duì)濕度偏差為1.90%，地面溫度偏差約0.39 ℃，與實(shí)況相差最小，除此之外相比較其他方案，SLAB方案模擬的各物理量平均偏差的絕對(duì)值、平均絕對(duì)誤差以及均方根誤差等均更小。后期可利用2 m高處相對(duì)濕度、2 m高處溫度露點(diǎn)差和地面溫度作為霧過(guò)程的判別指標(biāo)，從而為后期提高霧過(guò)程的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]FISHER E L，CAPLAN P，F(xiàn)ISHER E L，et al.An experiment in the numerical prediction of fog and stratus[J].Journal of the atmospheric sciences，1963，20（5）：425-437.

[2]ROACH W T，BROWN R，CAUGHEY S J，et al.The physics of radiation fog.I：a field study[J].Quarterly journal of the royal meteorological society，1976，102：313-333.

[3]DUYNKERKE P G.Radiation fog：A comparison of model simulation with detailed observation[J].Mon Wea Rev，1991，119：324-341.

[4]BOTT A.On the influence of the physicochemical properties of aerosols on the life cycle of radiation fogs[J].Boundary layer meteorology，1991，56（1/2）：1-31.

[5]尹球，許紹祖.輻射霧生消的數(shù)值研究（I）：數(shù)值模式[J].氣象學(xué)報(bào)，1993，51（3）：351-360.

[6]尹球，許紹祖.輻射霧生消的數(shù)值研究（II）：生消機(jī)制[J].氣象學(xué)報(bào)，1994，52（1）：60-67.

[7]孫旭東，徐華英，李桂忱，等.二維平流輻射霧的數(shù)值模擬[J].大氣科學(xué)，1991，15（6）：99-109.

[8]石春娥，曹必銘，李子華，等.復(fù)雜地形上三維局地環(huán)流的模擬研究[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，19（3）：320-328.

[9]王益柏，梅娜，范磊，等.WRF模式對(duì)2013年1月華北一次大霧的數(shù)值模擬對(duì)比試驗(yàn)[J].氣象，2014，40（12）：1522-1529.

[10]劉漢衛(wèi)，潘曉斌，臧增亮，等.華東地區(qū)一次輻射霧的數(shù)值模擬分析[J].干旱氣象，2011，29（2）：174-181.

[11]崔強(qiáng)，王春明，岳甫璐，等.南京2013年12月一次大霧天氣過(guò)程的數(shù)值模擬及診斷分析[C]//第31屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)S11第三屆城市氣象論壇-城市與環(huán)境氣象.中國(guó)氣象學(xué)會(huì)，2014.

[12]李耀孫.MM5和WRF對(duì)華東地區(qū)冬季邊界層廓線和霧模擬效果的對(duì)比研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2012：14.

[13]周昆，郝元甲，姚晨，等.6種數(shù)值模式在安徽區(qū)域天氣預(yù)報(bào)中的檢驗(yàn)[J].氣象科學(xué)，2010，30（6）：801-805.

[14]OTTE T L.The impact of nudging in the meteorological model for retrospective air quality simulations.Part I：Evaluation against National Observation Networks[J].Journal of applied meteorology and climatology，2008，47（7）：1853-1867.