森林山脊上中性边界层流动的数值模拟

森林冠层已被证明会改变复杂地形上流动的动力学特征。当在数值模拟中通过增大地表粗糙度长度来表示高大冠层时，已发现存在缺陷。在通用数值天气预报模式中，显式模拟森林冠层的方法并不常见。本工作将此类方法应用于通用天气预报模式（Weather Research and Forecasting model）。开展了模拟以复现中性边界层流经森林山脊的风洞实验。结果表明，山脊背风坡上的分离区等流动特征可由粗糙度长度或冠层模型方法再现。在两种情形下，山脊顶部的剪切生成湍流并随流动向下游移动而垂直扩散，但在使用冠层模型时湍流被抬升至冠层顶部。粗糙度长度方法存在若干缺陷，例如平均风速过高预测、平坦森林地面上缺乏湍流以及所研究域内各位置湍流垂直范围不足。探讨了模拟水平分辨率的敏感性。发现更高分辨率的模拟在显式模拟冠层时改善了平均流动的再现。然而，更高分辨率对粗糙度长度情形并无改善，且导致山脊背风坡流动分离区的水平范围减小。