随着低空经济的迅猛发展，无人机、空中出租车等新型交通工具正逐步重塑城市空间结构。然而，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，共同形成了独特的城市微气候。理解和预测这一复杂系统的行为，已成为保障低空交通安全、改善城市人居环境的关键。大涡模拟（LES）作为能够精确捕捉建筑物尾流、热羽流等城市特有湍流结构的前沿数值方法，正成为城市气候学和大气环境研究的核心技术。然而，从WRF-LES到PALM，每一个模型都如同一把精密的手术刀，需要深入理解其理论原理、掌握编译部署、数据处理和案例模拟的全流程技能。

本次内容系统覆盖大涡模拟从基础理论到真实城市案例的完整链条。从LES控制方程、滤波方法与子网格模式出发，掌握WRF与PALM两大主流模型的架构与编译；通过Python（NumPy、Pandas、xarray）进行前处理与可视化，借助Linux环境完成模型部署与运行；学习WPS与ndown降尺度方法，实现WRF-LES高分辨率模拟；深入PALM模型体系，掌握WRF4PALM驱动数据制作、PALMPY静态数据（地形、土地利用）生成；结合QGIS进行空间数据处理，最终完成从无建筑到有建筑的真实城市街区大涡模拟案例。内容紧贴低空经济、城市热岛、城市边界层动力学等前沿热点，帮助学者真正实现从区域尺度到街区尺度的大气环境独立建模与模拟能力。

核心收获：

掌握大涡模拟（LES）理论基础与数值方法

独立完成WRF-LES和PALM模型编译、部署与运行

熟练使用Python、Linux、QGIS完成前处理与后处理

掌握ndown降尺度、WRF4PALM、PALMPY完整工具链

具备真实城市建筑案例模拟能力

为低空经济、城市气候、大气环境研究提供高分辨率模拟支持

专题一 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 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)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 次网格尺度湍流模式

3、数值方法 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（p3d）

3、自带简单案例模拟

专题十二 PALM驱动数据制作（WRF4PALM）

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（palmpy）

1)地形数据（SRTM、GDEM）

2)土地利用数据（清华2017年、ESA）

3)配置文件

4)执行步骤

专题十四 城市案例研究

1)不考虑建筑模拟2)考虑建筑模拟

PALMPY多城市预处理文件

关 注【科研充电吧】公 众 号，获取海量教程和资源

支持单位：