青藏高原复杂地形与非均匀下垫面，驱动了山谷风和湖陆风等局地尺度环流，其对大气边界层发展、对流触发、云降水等具有重要影响。然而，现有数值模式多采用一维边界层（1D PBL）参数化方案，仅考虑垂直湍流混合，不考虑水平湍流交换作用，难以准确模拟复杂地表的局地环流。
鉴于此，中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队基于探空、边界层塔及激光测风雷达等多种观测资料，系统评估了三维边界层（3D PBL）方案对珠穆朗玛峰地区山谷风和纳木错地区湖陆风两类典型局地环流的模拟能力。结果表明，3D PBL方案在再现局地环流关键特征方面显著优于1D PBL方案。在珠穆朗玛峰地区，3D PBL方案能成功模拟出午后强风的垂直伸展高度及持续时间，并通过水平湍流混合将西侧山坡的西风动量融入本地谷风，准确再现了观测到的午后西南风；而1D PBL方案仅能模拟出东南风且强风厚度明显偏薄。在纳木错地区，3D PBL方案更准确地捕捉了湖风的开始时间、强度及垂直结构。研究进一步发现，在对夜间稳定边界层的模拟中，3D PBL方案的强水平扩散削弱了驱动陆风的热力梯度，无法再现陆风风速随高度增加的特征。该研究揭示了水平湍流混合对青藏高原白天对流天气下局地环流模拟至关重要，但其参数化处理在夜间稳定条件下仍需优化，为改进复杂地表边界层参数化提供了重要科学依据。
上述研究成果以“Added Value of Three-Dimensional Planetary Boundary Layer Schemes for Simulating Local-Scale Circulations Over Complex Terrain on the Tibetan Plateau”为题，发表在国际知名刊物Journal of Geophysical Research：Atmospheres上。我所博士生许菡颖为论文第一作者，韩存博研究员和马耀明研究员为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金和青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室青年创新重大项目等项目的联合资助。
文章信息：Xu, H., Han, C., Zhang, Y., Zhang, X., Juliano, T. W., & Ma, Y. (2026). Added value of three‐dimensional planetary boundary layer schemes for simulating local‐scale circulations over complex terrain on the Tibetan Plateau. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 131, e2025JD046165. https://doi.org/10.1029/2025JD046165.
图1 珠峰站2024年6月9日风速与风向的日变化图。观测显示午后强风可伸展至1.5 km以上且伴随西南风转向；3D PBL方案成功再现该特征，而1D PBL方案的强风仅限于低层，且风向持续为东南风
图2 六种PBL方案模拟的珠峰地区近地面风场对比图。三维方案通过水平湍流混合引入西侧山坡的西风分量，形成与观测一致的午后西南风；一维方案仅叠加绒布河谷和雷普河谷的谷风，无法再现风向日变化，凸显水平动量交换对复杂地形局地环流模拟的重要性
