数值预报为风电场风的预报提供了一个有效途径,可是复杂地形条件下风的准确预报仍然是一个具有挑战性,也具有社会经济影响的科学问题。本文以先进的数值预报理论和方法为基础,针对甘肃河西地区地形复杂、下垫面类型繁多、观测站点稀少的特性,分析了甘肃河西西部典型风电场风场基本特征,进行了风电场风场数值模拟,总结了数值模式参数化方案的适用性,开展了具有针对性的数值模式改进工作。并进一步开发了风电场风场预报的数值模式应用系统——绿海系统（详见第八章）。通过一段时间的稳定运行,发展了新的基于数理统计方法的订正模块。检验评估表明,绿海系统在实际业务中的风速预报能够很好地满足服务需求。研究内容主要包括以下四个方面:一、揭示了河西地区风场类型及转换特征,发现风场型的日变化特征,并且不同风场型的转换存在特定关联性。利用风场分型技术研究发现,河西酒泉地区风场可以分为5种类型,分别为“一致弱西风型（I型）”、“西风转南风型（Ⅱ型）”、“河谷加强西风型（Ⅲ型）”、“北侧强西风型（Ⅳ型）”、“弱东风型（V型）”,其中I型主要出现在夜晚、II型主要出现在白天;不同风场型之间不能随意转换,且在风场型的转换过程中存在过渡类型,如“弱西风型”不能与“弱东风型”直接转换,必须先经过“西风转南风型”的过渡。二、分析了不同驱动场数据对数值模式风场模拟误差之间的差异及边界层和辐射方案对风场模拟的影响,发现FNL资料作为初边值驱动场的模拟误差小于ERA5资料驱动的误差,YSU边界层方案对风速模拟效果最佳且模拟结果对辐射方案较敏感。利用WRF（The Weather Research and Forecasting Model）模式研究了甘肃河西地区不同驱动场、不同参数化方案配置下的风场模拟情况,并基于区域站、测风塔观测资料进行检验,对10m风场来说,基于FNL资料驱动场的模拟结果中风速误差百分率较ERA5资料驱动的模拟结果更低;对比不同边界层方案的模拟发现,YSU方案对风速具有更好的模拟效果;此外,不同的辐射参数化方案对风场的模拟结果差异较大,辐射方案对风速模拟有很大影响。三、从垂直坐标系适应性、同化ECMWF资料和模式结果订正方法三个方面入手对风场的数值模式进行了改进,发现混合垂直坐标系对虚假重力波有一定削弱作用,同化ECMWF资料后风速预报得到显著改善,提出的快速循环订正方法对预报结果改善显著。甘肃河西地区地形复杂,分别利用σ垂直坐标系和混合σ-p垂直坐标系研究地形描述对风速预报的影响,发现后者显著降低了虚假重力波向上传递,但对风场的模拟结果后者更好;另一方面,基于欧洲中期数值预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecast,ECMWF）高分辨率预报资料,研究不同观测资料密度下资料同化对风速预报的影响,以探索甘肃河西地区观测站点稀疏问题的解决途径,结果表明同化风速的预报结果改善显著;基于历史观测及预报资料,提出了一种运用资料均值、方差和趋势的快速循环订正方法,利用该方法订正后的预报结果明显优于模式的直接预报结果。四、构建了风电场风场预报业务系统并进行回报试验,评估结果表明该系统对风速预报的误差较小,满足业务需求。基于河西地区风场特征及模拟误差的研究,结合对背景误差协方差矩阵、Landuse的替换和垂直层加密等模式改进,建立了针对甘肃河西地区典型风电场的风场预报业务系统——绿海系统。通过该数值预报系统开展批量预报回算试验,预报对象为河西地区5个风电场,预报时段为2019年1-5月。结果表明大部分站点（时次）的预报误差小于2 m·s^-1,满足业务需求。本文的研究结果可以推广到复杂地形下的风电场数值预报,是目前气象部门在西北地区第一个适用于复杂地形条件下的风能精细化数值模式预报业务应用系统。