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基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真 被引量:3
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作者 刘夏 韩雁飞 +2 位作者 李海 卢晓光 吴仁彪 《雷达学报(中英文)》 CSCD 2016年第2期190-199,共10页
带有极化信息的气象目标仿真是双极化多普勒天气雷达的理论研究和设计应用的基础。目前,机载双极化气象雷达的理论研究正处于发展阶段,为了给机载双极化气象雷达的技术研究提供数据来源,该文提出了一种基于数值天气预报模式的机载气象... 带有极化信息的气象目标仿真是双极化多普勒天气雷达的理论研究和设计应用的基础。目前,机载双极化气象雷达的理论研究正处于发展阶段,为了给机载双极化气象雷达的技术研究提供数据来源,该文提出了一种基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真方法。该方法利用数值天气预报模式获得温度、粒子浓度、混合比等降雨目标的气象参数,从而实现气象场景的建模与仿真。在分析降雨目标微物理特性的基础上,计算降雨目标的电磁散射矩阵,从而实现降雨目标的极化特性仿真。不同微物理特性参数下的仿真结果表明:该方法可实现降雨目标的气象建模,与实测数据的对比分析可知,该方法的双极化仿真结果有效、可靠。 展开更多
关键词 机载气象雷达 极化特性 微物理特性:降雨目标建模 数值天气预报模式
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复杂陆面模式与中期数值天气预报模式的耦合 被引量:1
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作者 李娟 王业桂 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2005年第3期649-657,共9页
将复杂陆面模式(CLM3)耦合到中期数值预报模式YHMPT106中,替换原来的简单3层陆面过程参数化方案。对比分析表明,较为复杂的陆面过程模式CLM3与中期预报业务模式YHMPT106的耦合是成功的,耦合模式可稳定运行,其预报效果也好。这个试验亦... 将复杂陆面模式(CLM3)耦合到中期数值预报模式YHMPT106中,替换原来的简单3层陆面过程参数化方案。对比分析表明,较为复杂的陆面过程模式CLM3与中期预报业务模式YHMPT106的耦合是成功的,耦合模式可稳定运行,其预报效果也好。这个试验亦为将来气候预测模式中使用精细的大气环流模式提供了有用的经验。 展开更多
关键词 陆面过程模式 中期数值天气预报模式 耦合
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云海-2掩星探测资料在全球数值天气预报模式中的同化效果评估 被引量:1
3
作者 王业桂 张斌 +4 位作者 李娟 蔡其发 兰伟仁 郭贤鹏 王广杰 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期901-914,共14页
本文基于T799L91全球数值天气预报模式及其四维变分同化系统,构建了云海-2掩星探测资料的同化流程,并以2019年7月开展了为期一个月的云海-2掩星探测资料同化预报试验。对东亚区域、北半球和南半球的同化预报结果评估表明:在全球数值天... 本文基于T799L91全球数值天气预报模式及其四维变分同化系统,构建了云海-2掩星探测资料的同化流程,并以2019年7月开展了为期一个月的云海-2掩星探测资料同化预报试验。对东亚区域、北半球和南半球的同化预报结果评估表明:在全球数值天气预报模式中,同化云海-2掩星探测资料能够有效提高预报场的准确性,提高的幅度随着预报时效和预报日数的增加逐渐增大;在更长时效的72 h、120 h、168 h预报中,云海-2掩星探测资料与GPS(Global Positioning System)掩星探测资料的同化效果在中前期相当,在中后期,同化云海-2掩星探测资料逐渐优于GPS掩星探测资料;随着预报日数的增加,联合同化云海-2掩星探测资料和GPS掩星探测资料的优势逐步显现。 展开更多
关键词 云海-2掩星 GPS(Global Positioning System) 同化 全球数值天气预报模式 均方根误差 相关系数
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最大熵增模型在业务数值预报系统中的应用研究
4
作者 张亦洲 张瑞 +4 位作者 赵平 苗世光 王迎春 全继萍 贾春晖 《气象学报》 北大核心 2025年第2期350-365,共16页
准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局... 准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局限性,而国际上近年来提出的用最大熵增(Maximum Entropy Production,MEP)模型计算地表热通量的方法具有优势并取得较好效果,越来越广泛地应用于陆-气交换过程研究。为了评估MEP模型在业务数值预报系统中的适用性,以及其与模式系统中现有常用地表热通量计算方法的差异,研究将MEP模型引入北京市气象局现有业务数值预报系统(CMA-BJ模式),用于计算地表感热、潜热和土壤热通量,替换模式中原有基于MOST的方法。针对2022年6—8月开展模拟试验,评估业务数值预报系统采用MEP模型后对陆面和大气要素及降水的预报效果。结果表明:在CMA-BJ模式中采用MEP模型,能够显著改善模式对地表能量平衡及陆面和边界层热、动力过程的模拟,提高模式对边界层内温度、湿度和风的模拟能力,最终提高降水尤其是强降水的预报准确度,华北地区和长江流域暴雨的TS(Threat Score)评分分别提高了20%和10%,预报降水的日变化特征也与实况更接近、相关系数更大。这些结果表明,将MEP模型应用于数值天气预报模式及相关业务系统是可行的。 展开更多
关键词 最大熵增模型 地表热通量 数值天气预报模式 降水
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数值预报模式中双三次曲面地形与水平气压梯度力计算 被引量:1
5
作者 辜旭赞 唐永兰 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第1期88-96,共9页
利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标(^z坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题... 利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标(^z坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题。结果表明,对^z坐标模式大气的压、温、湿场,通过做经、纬向三次样条拟合,求得地形斜率"静力平衡"气压差,从而插值(反演)任一水平面(海平面)上的气压场,同时可以求得时变的参考大气,则计算水平气压梯度(力)的精度,完全依赖于插值(反演)对应的水平面(海平面)气压场的计算精度。并指出,理论上可按三次样条的曲率判断,做变量场(地形)的局域或单点平滑。 展开更多
关键词 数值天气预报模式 C3连续双三次曲面 全球双三次曲面地形
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基于中尺度模式的大气稳定性对风电场运行特性
6
作者 乐可定 郁冶 +4 位作者 王异成 吴春雷 王强 罗坤 樊建人 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第1期87-93,共7页
为了了解大气稳定性决定的风速廓线分布对风电场运行特性的影响,基于耦合风电场参数化方案的数值天气预报模式,探索了不同大气稳定性下大型风电场的尾流效应和风力机功率输出规律.结果表明:风电场在稳定大气边界条件下具有明显的尾流效... 为了了解大气稳定性决定的风速廓线分布对风电场运行特性的影响,基于耦合风电场参数化方案的数值天气预报模式,探索了不同大气稳定性下大型风电场的尾流效应和风力机功率输出规律.结果表明:风电场在稳定大气边界条件下具有明显的尾流效应,随着大气由非稳定性转为强稳定性,尾流呈现加强趋势.另外,上下游风电场的相互干扰在稳定大气边界层下较为明显;功率输出方面,稳定边界条件下风电场功率输出较平均功率高了约4%,而不稳定边界层下低于平均功率输出约9%.此外,地表切应力和大气稳定强度对风力机功率输出影响显著,在不稳定大气边界条件下,大气稳定度可以作为风功率的评估参数,因此传统上仅考虑风切变对功率的影响是片面的. 展开更多
关键词 风电场 大气稳定度 数值天气预报模式 尾流效应 输出功率
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基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估
7
作者 董美莹 邱金晶 +3 位作者 陈锋 吴梦雯 陈晔峰 邓芳萍 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期1478-1498,共21页
为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预... 为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响。结果表明:(1)基于站点降水的累加气候概率,确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为0.583、0.522、0.506、0.502和0.500,改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估。(2)只有上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统的暴雨预报平均评分达到预报技巧,相应技巧尺度为159、159和183 km;这3个产品共有约6成预报达到技巧评分,其技巧尺度累积频率从3 km至183 km可增幅近50%,这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考。(3)不同天气背景下各模式预报性能差异明显。台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统,各技巧尺度为27、99和135 km,模式产品使用中需分类区别对待。 展开更多
关键词 分数技巧评分 数值天气预报模式 短时暴雨 评估
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2002~2003渤海海冰数值预报 被引量:13
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作者 刘钦政 刘煜 +3 位作者 白珊 张启文 李宝辉 李春花 《海洋预报》 北大核心 2003年第3期60-67,共8页
海冰数值预报是海冰业务预报的主要方法之一。国家海洋环境预报中心建立了业务化的渤海海冰数值预报系统,并进行了多年的业务化运行。随着我国卫星遥感事业和数值天气预报技术的发展,海冰预报系统也在不断发展中。本文介绍了2002~2003... 海冰数值预报是海冰业务预报的主要方法之一。国家海洋环境预报中心建立了业务化的渤海海冰数值预报系统,并进行了多年的业务化运行。随着我国卫星遥感事业和数值天气预报技术的发展,海冰预报系统也在不断发展中。本文介绍了2002~2003冬季应用HY-1卫星海冰遥感和T213数值天气预报模式产品对该海冰数值预报系统的改进,对2002~2003冬季海冰数值预报的结果进行了分析和比较。 展开更多
关键词 渤海 海冰 数值预报 T213数值天气预报模式 HY-l卫星海冰遥感 业务化
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大气水文耦合模式在洪水预报中的应用研究 被引量:9
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作者 张俊 郭生练 +1 位作者 陈桂亚 陈飞 《水电能源科学》 北大核心 2010年第9期37-40,81,共5页
在简介数值天气预报模式和水文模型发展历程的基础上,综述了数值预报与水文模型的耦合模式在洪水预报中的研究进展,指出了耦合的关键技术和应用中存在的不足,并探讨了将大气水文耦合模式应用于洪水预报时应着重提高降水预报的精度、进... 在简介数值天气预报模式和水文模型发展历程的基础上,综述了数值预报与水文模型的耦合模式在洪水预报中的研究进展,指出了耦合的关键技术和应用中存在的不足,并探讨了将大气水文耦合模式应用于洪水预报时应着重提高降水预报的精度、进一步完善降水预报的评定方法及增加预报的不确定性分析。 展开更多
关键词 大气 水文模型 耦合模式 洪水预报 应用研究 APPLICATION 数值天气预报模式 降水预报 不确定性分析 研究进展 数值预报 评定方法 模式应用 关键技术 型发展 精度 基础
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两种再分析资料和Nudging方法在WRF模式降水模拟中的适用性
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作者 王田宇 迪里努尔·牙生 +6 位作者 王星宇 邱学兴 李旭 雷雨虹 孙彩霞 谢祥珊 王金艳 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-30,共11页
采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值... 采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值模拟,分析不同试验方案对降水及相关物理量的影响.结果表明,WRF模式能较好地模拟出本次降水事件,进行Nudging驱动后显著提升了降水分布、降水中心落区和降水量的模拟效果.与观测数据综合对比,GN的模拟效果优于SN,尤其是使用ERA5资料结合GN模拟效果最佳,能够准确地模拟出发生在安徽省南部的降水中心以及超过33 mm/d的降水强度.模式结果与两个观测站点记录的降水发生时间和降水强度变化较为一致.GN方法使模式有效提高了西南低空急流的强度,校正了风向,对水汽通量和水汽通量散度的刻画更符合实际情况. 展开更多
关键词 强降水 中尺度数值天气预报模式 牛顿松弛逼近方法 数值模拟
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基于MM5V3的大气波导预报可靠性和准确度分析 被引量:8
11
作者 郝晓静 李清亮 +2 位作者 郭立新 韩杰 郭相明 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期725-734,共10页
利用GTS高空探测数据和FNL最终分析数据验证MM5V3中尺度数值天气预报模式预报大气波导的有效性,验证区域为东海关注区、南海关注区和亚丁湾关注区,并分别从可靠性和准确度两个方面进行了分析.1)用GTS高空探测数据对表面、悬空波导预报... 利用GTS高空探测数据和FNL最终分析数据验证MM5V3中尺度数值天气预报模式预报大气波导的有效性,验证区域为东海关注区、南海关注区和亚丁湾关注区,并分别从可靠性和准确度两个方面进行了分析.1)用GTS高空探测数据对表面、悬空波导预报结果进行了验证,结果表明:对一般强度表面、悬空波导预报可靠度为60%~80%;对强波导预报可靠度为80%以上;对波导顶高预报均方根误差为500~800m;波导强度预报均方根误差为10~20 M.2)用4天的FNL数据对蒸发波导高发区预报结果进行了验证,结果表明:蒸发波导预报可靠度为90%以上;波导顶高预报均方根误差为2~3m.总体而言,对于表面、悬空波导,MM5V3对强波导的预报可靠度较高,对一般强度的波导预报可靠度较低,且波导预报准确度很低;对于蒸发波导高发区,MM5V3可以初步实现波导的预报.上述结果为检验中尺度数值天气预报模式预报大气波导的有效性提供了参考,具有现实指导意义. 展开更多
关键词 大气波导 中尺度数值天气预报模式 GTS FNL 可靠性 准确度
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GRAPES全球模式MPI与OpenMP混合并行方案 被引量:6
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作者 蒋沁谷 金之雁 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期581-591,共11页
随着多核计算技术的发展,基于多核处理器的集群系统逐渐成为主流架构。为适应这种既有分布式又有共享内存的硬件体系架构,使用MPI与OpenMP混合编程模型,可以实现节点间和节点内两级并行,利用消息传递与共享并行处理两种编程方式,MPI用... 随着多核计算技术的发展,基于多核处理器的集群系统逐渐成为主流架构。为适应这种既有分布式又有共享内存的硬件体系架构,使用MPI与OpenMP混合编程模型,可以实现节点间和节点内两级并行,利用消息传递与共享并行处理两种编程方式,MPI用于节点间通信,OpenMP用于节点内并行计算。该文采用MPI与OpenMP混合并行模型,使用区域分解并行和循环并行两种方法,对GRAPES全球模式进行MPI与OpenMP混合并行方案设计和优化。试验结果表明:MPI与OpenMP混合并行方法可以在MPI并行的基础上提高模式的并行度,在计算核数相同的情况下,4个线程内的MPI与OpenMP混合并行方案比单一MPI方案效果好,但在线程数量大于4时,并行效果显著下降。 展开更多
关键词 混合并行 数值天气预报模式 区域分解 循环并行
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利用机器学习模拟湿物理参数化方案 被引量:3
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作者 陈锦鹏 冯业荣 +3 位作者 黄奕丹 蔡乐天 洪晓湘 文秋实 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-126,共14页
数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和... 数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和卷积块注意力模块(CBAM)提取数值预报模式变量网格点周围的局部信息建模。针对一次中国南海台风过程开展湿物理参数化方案模拟试验,试验表明,4种机器学习模型均能较好地模拟湿物理参数化方案的温、湿效应,能够刻画台风对流活动产生的热源和水汽汇的螺旋结构。位温倾向在对流层中层误差较大,比湿倾向在对流层低层误差较大,随着预报时效延长模型的模拟能力有所降低。 展开更多
关键词 机器学习 湿物理参数化 数值天气预报模式
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基于通用图形处理器的GRAPES长波辐射并行方案 被引量:5
14
作者 郭妙 金之雁 周斌 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期348-354,共7页
随着通用图形处理器(GPGPU)计算技术的快速发展,通过大规模增加处理系统的并发度来提升性能成为计算机高性能计算的最新趋势。目前,通用图形处理器已经被应用到科学计算的诸多领域。长波辐射作为GRAPES模式中极为重要的物理过程,其巨大... 随着通用图形处理器(GPGPU)计算技术的快速发展,通过大规模增加处理系统的并发度来提升性能成为计算机高性能计算的最新趋势。目前,通用图形处理器已经被应用到科学计算的诸多领域。长波辐射作为GRAPES模式中极为重要的物理过程,其巨大的计算量对整个GRAPES模式的运行效率有重要影响。该文依托NVIDIA公司计算统一设备架构(CUDA)技术平台,以GRAPES全球模式中长波辐射传输方案为例,对其进行了大规模并发设计和优化,在保持系统结果一致的前提下,对比单颗高端CPU,Tesla C1060 GPGPU具有11倍的加速效果,明显提升了GRAPES全球模式的执行速度和预报时效。研究表明:使用通用图形处理器技术提升数值预报模式的执行速度非常有潜力。 展开更多
关键词 通用图形处理器 数值天气预报模式 长波辐射
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基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数 被引量:1
15
作者 杨期科 吴晓庆 +1 位作者 韩亚娟 青春 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期343-351,共9页
天文台址的选择与近地面的光学湍流强度密切相关,南极与中低纬度相比,具有极低的天空背景辐射、极低的气溶胶浓度和非常小的光污染,吸引了世界多国在此建立天文观测站。采用专门用于极地研究的极地数值天气预报模式(Polar WRF)来模拟得... 天文台址的选择与近地面的光学湍流强度密切相关,南极与中低纬度相比,具有极低的天空背景辐射、极低的气溶胶浓度和非常小的光污染,吸引了世界多国在此建立天文观测站。采用专门用于极地研究的极地数值天气预报模式(Polar WRF)来模拟得到南极泰山站的常规气象参数,对于温度和风速大小,模拟值与观测值的相关系数分别高达0.95和0.89。由模拟得到的常规气象参数根据Monin-Obukhov相似理论估算折射率结构常数(C_n^2),并与位于泰山站处移动式极地大气参数测量系统的观测结果做了对比,结果表明模拟值与观测值变化趋势基本一致,相关系数达0.67。 展开更多
关键词 天文选址 极地数值天气预报模式 南极泰山站 折射率结构常数
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地表太阳辐射短期预测方法研究进展 被引量:5
16
作者 金存银 张淑花 +3 位作者 Xingong Li 田欠欠 王倩茹 王默涵 《太阳能学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期150-161,共12页
根据太阳辐射预测使用的数据及预测方法,将目前地表太阳辐射短期预测方法归纳总结为4类:基于地面观测数据预测方法、基于卫星遥感观测预测方法、基于地基云图观测预测方法以及基于数值天气预报模式预测方法。分别阐述4类地表太阳辐射短... 根据太阳辐射预测使用的数据及预测方法,将目前地表太阳辐射短期预测方法归纳总结为4类:基于地面观测数据预测方法、基于卫星遥感观测预测方法、基于地基云图观测预测方法以及基于数值天气预报模式预测方法。分别阐述4类地表太阳辐射短期预测方法的研究进展,并对不同方法适用性及其优缺点进行评价,最后对未来短期地表太阳辐射预测方法进行展望。 展开更多
关键词 太阳辐射 遥感 预测 统计模型 全天空成像仪 数值天气预报模式
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WRF不同边界层参数化方案对重庆一次暴雨过程的模拟 被引量:6
17
作者 李雪超 王颖 +3 位作者 秦闯 王思潼 叶伟 杨流贵 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期260-268,共9页
利用中尺度天气预报数值模式(WRF)中的3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟了重庆2012年8月30日-9月1日的一次暴雨过程,结合同期的观测资料分析了3种不同边界层参数化方案模拟降水强度和降水落区的差异,对各方案模拟重庆区域内的... 利用中尺度天气预报数值模式(WRF)中的3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟了重庆2012年8月30日-9月1日的一次暴雨过程,结合同期的观测资料分析了3种不同边界层参数化方案模拟降水强度和降水落区的差异,对各方案模拟重庆区域内的降水能力进行了检验评估.通过垂直速度、水汽通量散度和相对涡度等基本物理量的诊断,对比分析了不同方案模拟降水的差异.结果表明, 3种边界层方案均能模拟出此次雨带的移动方向,但YSU方案能较好地模拟出降水落区、降水强度和降水趋势, MYJ方案模拟效果次之, ACM2方案模拟效果较差. YSU方案模拟降水的动力条件和水汽条件配置符合实际降水情况,是模拟效果较好的主要原因. 展开更多
关键词 中尺度天气预报数值模式 边界层参数化方案 暴雨
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