【WRF-Urban】城市冠层参数UCPs导入WPS/WRF中

城市冠层参数UCPs导入WPS/WRF中

[Urban canopy parameters ingestion into WPS/ WRF](#Urban canopy parameters ingestion into WPS/ WRF)
- 关于建筑高度分布的分组数量
- [GEOGRID.TBL 文件的配置](#GEOGRID.TBL 文件的配置)
- [是否需要修改 Registry 文件](#是否需要修改 Registry 文件)
- 其他建议
参考

本博客主要总结WRF&MPAS-Aforum中有关城市冠层参数UCPs导入WPS/WRF的相关内容。原文章地址-Urban canopy parameters ingestion into WPS/ WRF。

Urban canopy parameters ingestion into WPS/ WRF

Madhavijain 正在尝试将自己开发的城市冠层参数（UCPs）导入 WRF 模型中。这些参数是基于建筑物高度和地面足迹数据生成的，具体包括以下内容：

UCP 列表：

平均建筑高度（Mean Building Height）。
建筑高度分布（5 米分组的直方图）。
面积加权的平均建筑高度（Area Weighted Mean Building Height）。
建筑高度的标准差（Standard Deviation of Building Height）。
平面面积分数（Plan Area Fraction）。
建筑表面积与平面面积的比值（Building Surface to Plan Area Ratio）。

已完成的工作：

已将所有地理参考的 GeoTIFF 文件成功转换为 WPS 二进制文件。

提问内容：

1、关于建筑高度分布（5 米分组的直方图），是否需要扩展到建筑物的最大高度（如纽约市的 540 米），还是可以使用当前的分组（0-5m、5-10m、......、>50m）？WRF 是否有标准的分组要求？

2、在 GEOGRID.TBL 文件中是否需要为每个 UCP 单独添加配置？尤其是建筑高度分布参数（5 米分组的直方图），如何在 GEOGRID.TBL 文件中正确配置？

3、修改 GEOGRID.TBL 文件后，是否只需重新运行 geogrid.exe，还是需要对 WRF 的 Registry/Registry.EM_COMMON 文件作额外修改？

关于建筑高度分布的分组数量

1、建筑高度分布（5 米分组的直方图）可以使用最多 15 个分组（bins）。目前 WRF 模型中城市网格的最大垂直层数（urban_vertical_layers_stag）被设置为 18。

bash 复制代码

0-5m, 5-10m, 10-15m, ..., 70-75m, >75m

2、如果需要更多分组（超过 15 个），需要修改 WRF 源代码中的硬编码值（具体为 WRF/phys/module_sf_bep.F 文件中相关的垂直层设置）。

如果不修改代码而直接超出分组限制，模型会停止运行并报错。

GEOGRID.TBL 文件的配置

城市参数通过 GEOGRID.TBL 文件读取，配置示例如下：

bash 复制代码

name=URB_PARAM
priority=1
optional=yes
dest_type=continuous
fill_missing=0.
z_dim_name=num_urb_params
interp_option=default:nearest_neighbor
rel_path=default:NUDAPT44_1km/
flag_in_output=FLAG_URB_PARAM

在 geo_em 输出文件中，城市参数变量的结构为：

bash 复制代码

float URB_PARAM(Time, num_urb_params, south_north, west_east) ;
URB_PARAM:FieldType = 104 ;
URB_PARAM:MemoryOrder = "XYZ" ;
URB_PARAM:units = "dimensionless" ;
URB_PARAM:description = "Urban_Parameters" ;

如果已经生成了自己的二进制文件，应将 rel_path 修改为对应的路径。例如，将 NUDAPT44_1km/ 替换为自己的数据目录。

是否需要修改 Registry 文件

1、不需要修改 Registry/Registry.EM_COMMON 文件。

2、城市参数已经包含在 WRF 的输入文件中（如 wrfinput 文件），可以通过以下变量检查参数是否正确加载：

建筑平面面积分数（Plan Area Fraction）：

bash 复制代码

float BUILD_AREA_FRACTION(Time, south_north, west_east) ;
BUILD_AREA_FRACTION:description = "BUILDING PLAN AREA DENSITY" ;

建筑高度分布（建筑高度直方图）：

bash 复制代码

float HEIGHT_HISTOGRAMS(Time, urban_vertical_layers_stag, south_north, west_east) ;
HEIGHT_HISTOGRAMS:description = "DISTRIBUTION OF BUILDING HEIGHTS" ;

建筑表面积与平面面积比：

bash 复制代码

float BUILD_SURF_RATIO(Time, south_north, west_east) ;
BUILD_SURF_RATIO:description = "BUILDING SURFACE AREA TO PLAN AREA RATIO" ;

平均建筑高度（面积加权）：

bash 复制代码

float BUILD_HEIGHT(Time, south_north, west_east) ;
BUILD_HEIGHT:description = "AVERAGE BUILDING HEIGHT WEIGHTED BY BUILDING PLAN AREA" ;

其他建议

1、可以直接修改二进制文件（NUDAPT 数据目录下的文件）或通过工具（如 w2w 工具或自编代码）替换 geo_em NetCDF 文件中的参数。

2、修改完成后，运行 real.exe 时会将这些参数写入 wrfinput 文件。检查 wrfinput 文件中的上述变量，确保参数已正确加载。