随着低空经济的蓬勃发展无人机、空中出租车等新型交通工具正在重塑我们的城市空间。这场静默的革命不仅带来了经济机遇更对城市大气环境提出了全新挑战。在距离地面200米以下的城市冠层中建筑物与大气的复杂相互作用、人类活动产生的热量和污染物都在塑造着独特的城市微气候。理解和预测这个复杂系统的行为对于保障低空交通安全、改善城市人居环境具有重要意义。城市气候学正经历着前所未有的发展机遇。从传统的城市热岛效应研究到新兴的城市边界层动力学探索科学家们需要更精细的工具来描述城市大气运动的复杂性。大涡模拟LES作为一种先进的数值模拟方法能够精确捕捉建筑物尾流、热羽流等城市特有的湍流结构为我们打开了认识城市大气环境的新窗口。然而掌握大涡模拟技术绝非易事。从WRF-LES到PALM每一个模式都像一把精密的手术刀需要操作者深入理解其工作原理熟练掌握其使用方法。本文聚焦大涡模拟 LES实战打造从 WRF 到 PALM 的全流程数值模拟体系。系统介绍模型编译、参数配置、嵌套模拟与数据制备技术融合 Linux、Python、QGIS 实操技能结合真实城市案例完成街区尺度精细湍流模拟。助力快速掌握高精度大气模拟核心能力适配城市微气候、大气环境科研与工程应用。专题一、基础理论1、大涡模拟基本原理1)控制方程和湍流闭合2)滤波方法与子网格模式3)边界条件处理方法专题二、主要模型概述1、WRF模型概述1)模型的发展历程2)模型的基本框架2、PALM模型概述1)模型的基本框架2)模型架构与计算网格3)动力学核心4)湍流模块专题三、Python基础1、NumPy用于数值计算和数组操作2、Pandas用于数据处理和分析3、xarray处理带标签的多维数组数据4、用于前处理、后处理及可视化专题四、Linux基础1、Linux文件系统结构1)文件类型2)文件查看命令3)文件操作命令4)文件权限管理5)文件查找6)文件压缩和解压7)磁盘空间管理2、环境变量设置1)环境变量基础概念2)常见的环境变量3)查看环境变量4)设置环境变量的方法5)临时设置、永久设置6)编辑用户的配置文件专题五、编译1、基础编译过程1单文件编译2多文件编译3使用Make工具4使用CMake构建系统5优化选项6常见问题解决专题六、环境部署1、预编译2、WRF编译3、PALM编译4、环境配置专题七、WRF模拟1、WPS处理1)namelist.wps配置2)通过 geogrid 程序定义模拟区域并插值地形、土地利用等静态数据3)使用 ungrib 程序解码气象数据,如 GRIB 格式的初始场和边界场4)运行 metgrid 程序将所有数据插值到模式网格上2、WRF处理1)namelist.input配置2)WRF 模型包含多种物理过程方案的选择:专题八、ndown模拟1、ndown模拟1)namelist.wps配置2)namelist.input配置3)ndown执行专题九、WRF-LES模拟1、模型配置1)模拟域设置2)网格配置2、物理参数化1)次网格尺度湍流模式3、数值方法1)时间积分4、初始和边界条件1)初始化选项2)边界处理专题十、QGIS操作1、数据读入1)矢量数据读入2)栅格数据读入2、数据裁剪1)矢量数据裁剪2)栅格数据裁剪3、坐标转换1)矢量数据投影转换2)栅格数据投影转换4、矢量数据修复1)几何修复2)拓扑检查与修复5、矢量字段编辑1)字段计算2)字段管理3)字段计算器专题十一、PALM模拟1、主要模块介绍2、配置文件p3d3、自带简单案例模拟专题十二、PALM驱动数据制作WRF4PALM1、WRF4PALM基础1)配置文件介绍2)执行步骤专题十三、PALM静态数据制作palmpy1、PALMPY1)地形数据SRTM、GDEM2)土地利用数据清华2017年、ESA3)配置文件4)执行步骤专题十四、城市案例研究1、真实案例模拟1)不考虑建筑模拟2)考虑建筑模拟PALMPY多城市预处理文件