在WRFDA-3DVar(Weather Research and Forecasting model’s 3-dimensional variational data assimilation)的框架下,添加了新的探测器AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)微波辐射率资料的同化模块,实现了AMSR2辐射率资...在WRFDA-3DVar(Weather Research and Forecasting model’s 3-dimensional variational data assimilation)的框架下,添加了新的探测器AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)微波辐射率资料的同化模块,实现了AMSR2辐射率资料在中小尺度同化系统中的有效使用。台风"山神"(Son-Tinh)直接同化AMSR2资料的个例试验结果表明,AMSR2资料可以很好的探测出台风的形态,并且与没有同化该资料的控制试验相比,同化AMSR2辐射率资料可以有效提高模式分析场的质量,进一步提高了台风中心气压,最大风速和台风路径的预报。展开更多
利用WRFDA-FSO(Forecast Sensitivity to Observation)系统,统计分析2009年和2010年5—10月青藏高原东侧常规地面和高空观测对WRF模式预报误差的贡献。结果表明:地面观测资料各要素中,温度场对模式预报误差贡献最大,风场、气压和水汽场...利用WRFDA-FSO(Forecast Sensitivity to Observation)系统,统计分析2009年和2010年5—10月青藏高原东侧常规地面和高空观测对WRF模式预报误差的贡献。结果表明:地面观测资料各要素中,温度场对模式预报误差贡献最大,风场、气压和水汽场的贡献相对小;四川东部、广西大部和云南南部边缘地区的资料对改进预报产生正贡献较大。高空资料各要素中,温度场对模式预报误差贡献最大,其次是水汽场,风场贡献最小;高空站资料对改进预报产生正贡献较大的区域主要分布在云南大部、贵州西部边缘和广西西北部边缘地区。依据误差统计结果,剔除对改进预报产生负贡献较大的地面和高空站资料后,模式降水和温度预报效果有所改善。展开更多
长江中下游地区位于东亚季风区，其夏季降水的水汽部分来源于孟加拉湾的水汽输送。本文利用青藏高原地区全球定位系统（GPS）站点观测到的大气可降水量（PW）资料，采用WRF模式（Weather Research and Forcasting Model）的同化模块（WR...长江中下游地区位于东亚季风区，其夏季降水的水汽部分来源于孟加拉湾的水汽输送。本文利用青藏高原地区全球定位系统（GPS）站点观测到的大气可降水量（PW）资料，采用WRF模式（Weather Research and Forcasting Model）的同化模块（WRFDA），将这支水汽输送带的信息同化进数值模式，并用WRF模式对长江中下游地区的7月份降水预报进行批量试验和个例分析。批量试验和个例分析采用3种方案：无资料同化的控制试验（NoDA），冷启动同化试验（Cold）和循环同化试验（Cycling）。此外，还针对Cycling方案进行延长预报时长的补充试验以探究同化带来正效果最明显的时段。同时为了探究同化正效果的来源，针对Cycling方案进行只同化被主要水汽输送带覆盖的GPS站点的补充试验（Cycling_less_a）以及只同化不被主要水汽输送带覆盖的GPS站点的补充试验（Cycling_less_b）。试验结果表明：同化青藏高原地区的GPS数据能在一定程度上改善长江中下游地区的降水预报，对于48-72小时的降水预报改善效果尤为明显，且Cycling方案在整体上优于Cold方案。对于Cycling方案，在120小时预报时长内，同化正效果最明显时段为48-72小时。当水汽输送带较多地经过同化区域时，降水的TS评分能得到明显改善，而当水汽输送带较少地经过同化区域时，降水的TS评分改善效果不明显。如果只同化被水汽输送带覆盖到的GPS站点的GPSPW数据，仍然可以保留住大部分的同化正效果，因此，针对性地同化GPSPW数据是可行的。展开更多
卫星资料凭着卫星遥感的全球性、连续性和高频次观测等优势,成为一种重要的非常规资料源,但卫星观测仍然存在各种各样的观测误差,其中包含由于观测偶然性所造成的统计学上的随机误差及仪器本身和辐射传输模式等造成的系统性偏差,这些误...卫星资料凭着卫星遥感的全球性、连续性和高频次观测等优势,成为一种重要的非常规资料源,但卫星观测仍然存在各种各样的观测误差,其中包含由于观测偶然性所造成的统计学上的随机误差及仪器本身和辐射传输模式等造成的系统性偏差,这些误差在很大程度上影响了卫星资料的质量。文中提出了一种能有效订正卫星观测资料系统性偏差的梯度信息同化算法,该方法用一个梯度算子进行模式变量与观测变量的梯度变换,从而达到订正系统性偏差的目的。本文利用WRF(Weather Research Forecast)模式及其同化模式WRFDA(WRF Data Assimilation system),以及AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)资料,对台风"圆规"进行了实际的数值模拟和同化试验,数值结果表明,梯度信息同化方法能明显改善台风路径的模拟,在处理可信度较低的资料时仍然适用。另外,通过同化诊断分析,发现卫星资料的系统性偏差对于台风数值模拟有较大影响,而文中提出的梯度信息同化方法能较好的解决此类问题。展开更多
This research develops a comparative study between different multiplicative weights that are assigned to the covariance matrix that represents the background error in two hybrid assimilation schemes: 3DEnVAR and 4DEnV...This research develops a comparative study between different multiplicative weights that are assigned to the covariance matrix that represents the background error in two hybrid assimilation schemes: 3DEnVAR and 4DEnVAR. These weights are distributed between the static and time-invariant matrix and the matrix generated from the perturbations of a previous ensemble. The assigned values are 25%, 50%, and 75%, always having as a reference the ensemble matrix. The experiments are applied to the short-range Prediction System (SisPI) that works operationally at the Institute of Meteorology. The impact of Tropical Storm Eta on November 7 and 8, 2020 was selected as a study case. The results suggest that by giving the main weight to the ensemble matrix more realistic solutions are achieved because it shows a better representation of the synoptic flow. On the other hand, it is observed that 3DEnVAR method is more sensitive to multiplicative weight change of the first guess. More realistic results are obtained with 50% and 75% relations with 4DEnVAR method, whereas with 3DEnVAR a weight of 75% for the ensemble matrix is required.展开更多
文摘在WRFDA-3DVar(Weather Research and Forecasting model’s 3-dimensional variational data assimilation)的框架下,添加了新的探测器AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)微波辐射率资料的同化模块,实现了AMSR2辐射率资料在中小尺度同化系统中的有效使用。台风"山神"(Son-Tinh)直接同化AMSR2资料的个例试验结果表明,AMSR2资料可以很好的探测出台风的形态,并且与没有同化该资料的控制试验相比,同化AMSR2辐射率资料可以有效提高模式分析场的质量,进一步提高了台风中心气压,最大风速和台风路径的预报。
文摘利用WRFDA-FSO(Forecast Sensitivity to Observation)系统,统计分析2009年和2010年5—10月青藏高原东侧常规地面和高空观测对WRF模式预报误差的贡献。结果表明:地面观测资料各要素中,温度场对模式预报误差贡献最大,风场、气压和水汽场的贡献相对小;四川东部、广西大部和云南南部边缘地区的资料对改进预报产生正贡献较大。高空资料各要素中,温度场对模式预报误差贡献最大,其次是水汽场,风场贡献最小;高空站资料对改进预报产生正贡献较大的区域主要分布在云南大部、贵州西部边缘和广西西北部边缘地区。依据误差统计结果,剔除对改进预报产生负贡献较大的地面和高空站资料后,模式降水和温度预报效果有所改善。
文摘长江中下游地区位于东亚季风区，其夏季降水的水汽部分来源于孟加拉湾的水汽输送。本文利用青藏高原地区全球定位系统（GPS）站点观测到的大气可降水量（PW）资料，采用WRF模式（Weather Research and Forcasting Model）的同化模块（WRFDA），将这支水汽输送带的信息同化进数值模式，并用WRF模式对长江中下游地区的7月份降水预报进行批量试验和个例分析。批量试验和个例分析采用3种方案：无资料同化的控制试验（NoDA），冷启动同化试验（Cold）和循环同化试验（Cycling）。此外，还针对Cycling方案进行延长预报时长的补充试验以探究同化带来正效果最明显的时段。同时为了探究同化正效果的来源，针对Cycling方案进行只同化被主要水汽输送带覆盖的GPS站点的补充试验（Cycling_less_a）以及只同化不被主要水汽输送带覆盖的GPS站点的补充试验（Cycling_less_b）。试验结果表明：同化青藏高原地区的GPS数据能在一定程度上改善长江中下游地区的降水预报，对于48-72小时的降水预报改善效果尤为明显，且Cycling方案在整体上优于Cold方案。对于Cycling方案，在120小时预报时长内，同化正效果最明显时段为48-72小时。当水汽输送带较多地经过同化区域时，降水的TS评分能得到明显改善，而当水汽输送带较少地经过同化区域时，降水的TS评分改善效果不明显。如果只同化被水汽输送带覆盖到的GPS站点的GPSPW数据，仍然可以保留住大部分的同化正效果，因此，针对性地同化GPSPW数据是可行的。
文摘卫星资料凭着卫星遥感的全球性、连续性和高频次观测等优势,成为一种重要的非常规资料源,但卫星观测仍然存在各种各样的观测误差,其中包含由于观测偶然性所造成的统计学上的随机误差及仪器本身和辐射传输模式等造成的系统性偏差,这些误差在很大程度上影响了卫星资料的质量。文中提出了一种能有效订正卫星观测资料系统性偏差的梯度信息同化算法,该方法用一个梯度算子进行模式变量与观测变量的梯度变换,从而达到订正系统性偏差的目的。本文利用WRF(Weather Research Forecast)模式及其同化模式WRFDA(WRF Data Assimilation system),以及AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)资料,对台风"圆规"进行了实际的数值模拟和同化试验,数值结果表明,梯度信息同化方法能明显改善台风路径的模拟,在处理可信度较低的资料时仍然适用。另外,通过同化诊断分析,发现卫星资料的系统性偏差对于台风数值模拟有较大影响,而文中提出的梯度信息同化方法能较好的解决此类问题。
文摘This research develops a comparative study between different multiplicative weights that are assigned to the covariance matrix that represents the background error in two hybrid assimilation schemes: 3DEnVAR and 4DEnVAR. These weights are distributed between the static and time-invariant matrix and the matrix generated from the perturbations of a previous ensemble. The assigned values are 25%, 50%, and 75%, always having as a reference the ensemble matrix. The experiments are applied to the short-range Prediction System (SisPI) that works operationally at the Institute of Meteorology. The impact of Tropical Storm Eta on November 7 and 8, 2020 was selected as a study case. The results suggest that by giving the main weight to the ensemble matrix more realistic solutions are achieved because it shows a better representation of the synoptic flow. On the other hand, it is observed that 3DEnVAR method is more sensitive to multiplicative weight change of the first guess. More realistic results are obtained with 50% and 75% relations with 4DEnVAR method, whereas with 3DEnVAR a weight of 75% for the ensemble matrix is required.
