城市下垫面过程对城市地区地表-大气物质能量交换有直接影响，城市复杂下垫面特征的准确表达是数值模式发展的难点之一。现有天气气候模式对于城市下垫面不均匀性特征的表达过于简单，同时目前缺少一套针对我国城市气象研究的高质量城市形态学参数集。
针对我国城市形态学参数基础数据集缺失的问题，张宁教授团队基于精细的建筑物三维数据，参照NUDAPT方案，建立了基于统一数据源、统一算法的中国60个主要城市1km分辨率的形态学参数集（Sun et al., 2021; 图1），并实现了与WRF模式的耦合，研究成果提升了WRF模式对中国城市复杂下垫面特征的表达能力。数据集分别在哈佛大学数据分享中心（https://doi.org/10.7910/DVN/VZH1QY）和北京城市气象研究院网站（/index.html）开放共享。
CLM陆面过程模式已经被广泛应用于城市热环境模拟和热岛归因等研究中，但是目前模型仅将城市简单分为3类，对城市非均匀性特征精细刻画较差。张宁教授团队将城市局地气候区（LCZs）分类体系引入到CLM5中，提高了模式对城市内部特征变化的描述能力。与城市通量塔和自动气象站的观测对比表明，改进后的模式可以描述更精细的城市微气象特征；基于CLM5-LCZs模式的模拟结果发现不同LCZ分类的城市热岛和成因有明显差异（Li et al. 2023）。
以上成果分别发表于《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》和《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》。论文第一作者分别为博士生孙永和李聪元，通讯作者为张宁教授，本研究受到国家自然科学基金面上项目（41975006 和 42075182）的支持。
论文信息：
Sun, Y., Zhang, N., Miao, S., Kong, F., Zhang, Y., & Li, N. (2021). Urban morphological parameters of the main cities in China and their application in the WRF model. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 13, e2020MS002382. https://doi.org/10.1029/2020MS002382
Li, C., Zhang, N., Wang, Y., & Chen, Y. (2023). Modeling urban heat islands and thermal comfort during a heat wave event in East China with CLM5 incorporating local climate zones. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128, e2023JD038883. https://doi.org/10.1029/2023JD038883
图1 中国主要城市（a）建筑平均高度，（b）中位数高度
图2 引入局地气候区（LCZs）改进城市参数化方案对城市非均匀性特征的描述能力