报告录屏 陈桂兴—城市精细风场的米级分辨率数值模拟和观测验证

2025年11月17日上午，应中国气象局雷达气象重点开放实验室主任赵坤教授邀请，中山大学大气科学学院陈桂兴教授线上作题为《城市精细风场的米级分辨率数值模拟和观测验证》的专题报告。

首先，陈桂兴教授从城市风场在灾害性天气预报、风险评估中的需求切入，指出重力流（如冷池出流、沙尘暴）和涡旋系统（如台风、龙卷风）是触发城市局地强风的主要动力背景，而密集建筑群会进一步扰动流场、增强湍流，对高分辨率动力模拟提出更高要求。

随后，陈桂兴教授介绍了团队构建的“中尺度模式—流体计算（CFD）模式”单向嵌套体系，并展示其在日本仙台海风锋个例中的应用。通过从十公里尺度逐级降尺度到米级分辨率，该方案较好再现了海风锋结构及风速变化，并揭示了建筑群对锋面入城过程的影响特征，包括形态调整、湍流能量分布变化及近地层风速局地增强并伴随高频扰动。

在极端风事件方面，陈桂兴教授团队采用中尺度嵌套大涡模拟结合CFD技术，刻画了类龙卷涡旋（TLV）穿越城市建筑群的演变过程。发现涡旋在接触建筑后会经历“分裂—重组”的演化，引起热动力特征的变化。还揭示三类不同来源的局地强风：天气背景风叠加涡旋、建筑物周围的绕流加速、涡旋穿越建筑群后的结构重组。

最后，陈桂兴教授指出，中尺度与CFD模式的结合为城市灾害性天气下的精细风场模拟提供了可行路径。灾害性天气过程中湍流主要来源于两方面：一是天气系统自身产生的湍流活动，二是城市下垫面在建筑作用下诱发的局地湍流。相比平均风速，风险评估更需关注由该两类湍流共同形成的高频阵风。未来，可通过人工智能降低米级模拟的计算成本，并通过多情景预测与增强观测布局为模式验证提供更加可靠的数据支撑。

专家介绍

陈桂兴，中山大学教授、博士生导师。中山大学本科硕士毕业，2004年到广东省气象台从事天气预报工作，2006年起长期在日本东北大学留学和工作，2015年以中山大学“百人计划”杰出青年人才计划引进回国工作，2022年入选中山大学逸仙学者计划。兼任《大气科学进展》、《中国科学:地球科学》、《暴雨灾害》等期刊编委、世界天气研究计划中国委员会委员。主要从事多尺度天气机制分析、超高精度数值模拟研究。发表天气/气候学论文80余篇，大多发表在 AMS、AGU 等系列国际著名期刊，近五年被引用3800余次。

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