城市风速实况分析技术

1、概述

城市建筑物聚集，高低大小不等，风流动时增加了阻力，导致城市风速比郊外小。城市减小风速还因风速大小而有不同：大风减小得多而小风减小得少。同时，城区中风速减小时，气流受到的地转偏向力也同时减小，导致气流方向微向左偏。

城市也能产生局地大风，以致造成灾害。城市粗糙的下垫面好比地形复杂的山区，街道中以及两幢大楼之间，如山区中的峡谷风口，流线密集，风速加大，可以在本无大风的情况下制造出局地大风。

城市还有它自己特有的风系-城市热岛环流。因为城市热岛中气流不断上升，从周围农村来的气流便不断流向城市补充。大城市在没有大风控制下，而城市热岛又很明显时，热岛环流也很明显。

2、技术特点

客观插值 针对城市风场局地性强和频次高等特点，而传统变分方法会使单点要素影响到全场，客观插值方法中空间内插、反距离加权、或样条插值等都会存在插值后极值变化的问题。因此采用反复优化客观插值方法，使其在更为密集的观测站资料插值中通过分级影响半径和权重系数的设置，保证临近格点与站点要素值的基本一致。

数据同化和复杂云分析 该系统采用逐步订正方法或变分方法和复杂云分析实现对常规观测资料(地面自动站观测、飞机报、探空以及船舶观测等)和非常规雷达卫星等的同化，其目的是充分利用观测资料的信息来修正初始分析场，使其更准确。其中复杂云分析可以对初始场中的云冰等变量进行初始化调整。该模块综合应用地面观测、卫星红外和可见光资料、雷达反射率等观测资料作为复杂云分析背景场中的各种水凝物及热力信息，对云区、云量、云底云顶高、云状等进行诊断分析，根据雷达观测及物理经验关系确定云内各种水凝物(云水、云冰、雨水、雪水、霰等)的含量，进而对大气初态进行调整，其中包括大气三维风场，将云中温度扰动等信息客观地加入初始分析场中，使三维分析场更加接近大气实际的状态，保持天气系统发展的连续性。

 

图1 复杂云分析技术流程示意图