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自动气象站数据同化密度对WRF模式降雨预报的影响
1
作者 乔泽宇 李步 +1 位作者 龚傲凡 倪广恒 《地球物理学报》 北大核心 2025年第6期2055-2065,共11页
数据同化技术和观测手段不断发展完善,但当前针对自动气象站(AWS)空间同化密度对WRF模式降雨预报影响的研究仍显不足.本研究以具有高密度AWS数据的京津冀地区为研究区域,基于三维变分(3DVar)数据同化方法评估了AWS的同化范围和密度对WR... 数据同化技术和观测手段不断发展完善,但当前针对自动气象站(AWS)空间同化密度对WRF模式降雨预报影响的研究仍显不足.本研究以具有高密度AWS数据的京津冀地区为研究区域,基于三维变分(3DVar)数据同化方法评估了AWS的同化范围和密度对WRF模式降雨预报的影响.结果表明,同化AWS观测数据能改善WRF模式降雨预报准确度,其中内层高分辨率嵌套范围内的观测数据发挥了主要作用.数据同化对降雨预报的改善效果会随着AWS同化密度的增加而逐渐增强.当同化密度较低时,数据同化主要改善了WRF模式降雨面积的预报结果;随着同化密度的增加,降雨总量的预报准确度会进一步提升,但这种改善效应存在“饱和点”.在本案例中,当同化站点空间密度达到1个/500km^(2)时,进一步提高同化站点空间密度对WRF模式降雨预报准确度的边际提升作用已不明显.研究结果可以为在海量观测数据背景下制定AWS数据同化策略提供参考. 展开更多
关键词 WRF模式 3DVar系统 自动气象站数据 同化密度
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基于GEOS-Chem V12.6.3的全球CO_(2)浓度同化系统的构建
2
作者 霍霄 王茂华 +3 位作者 张钦伟 魏崇 黄永健 顾倩荣 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期184-197,共14页
为了研究同化OCO-2卫星柱浓度(XCO_(2))数据对于全球CO_(2)浓度模拟的影响,本文基于GEOS-Chem V12.6.3,采用四维变分(four dimensional variational,4D-Var)的方法,构建了一个同化OCO-2卫星XCO_(2)数据的全球大气CO_(2)浓度同化系统。首... 为了研究同化OCO-2卫星柱浓度(XCO_(2))数据对于全球CO_(2)浓度模拟的影响,本文基于GEOS-Chem V12.6.3,采用四维变分(four dimensional variational,4D-Var)的方法,构建了一个同化OCO-2卫星XCO_(2)数据的全球大气CO_(2)浓度同化系统。首先,采用有限差分法验证了观测算子、积云对流、行星边界层和平流4个伴随模块计算结果的正确性。然后,以2018年为例,设计了模拟和同化两个实验,并利用TCCON、地面和航飞3种独立的观测数据进行对比验证。结果显示,同化实验结果与TCCON、地面和航飞观测数据之间的平均误差分别为0.37 mL/m^(3)、0.41 mL/m^(3)和0.51 mL/m^(3),相比于模拟实验,分别改善了40.32%、42.25%和45.15%,表明了同化OCO-2卫星的XCO_(2)数据能显著提高对全球大气CO_(2)浓度模拟的准确性。 展开更多
关键词 CO_(2)浓度 同化系统 4d-var OCO-2 GEOS-CHEM
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利用NOAA/AMSU资料和GRAPES同化系统对陆面比辐射率计算的改进研究 被引量：8
3
作者 顾松强 王振会 +2 位作者 翁富忠 薛纪善 董佩明 《高原气象》 CSCD 北大核心 2006年第6期1101-1106,共6页
地表比辐射率计算的不确定性,直接影响到卫星资料在数值预报中同化应用的效果。本文采用美国NOAA/NESDIS的Weng等[1,2]提出的复杂陆面比辐射率模式,同时用NOAA卫星AMSU-ACh1或Ch2反演的地表比辐射率来调整该模式所需的地表参数,从而在... 地表比辐射率计算的不确定性,直接影响到卫星资料在数值预报中同化应用的效果。本文采用美国NOAA/NESDIS的Weng等[1,2]提出的复杂陆面比辐射率模式,同时用NOAA卫星AMSU-ACh1或Ch2反演的地表比辐射率来调整该模式所需的地表参数,从而在缺少详细地表参数的情况下,改进AMSU-A Ch3和Ch15的地表比辐射率计算精度。在积雪地表情况下,用NOAA卫星AMSU-A资料直接反演各通道的比辐射率,在GRAPES同化系统中的应用表明,结果有明显的改进。 展开更多
关键词 陆面比辐射率 Weng模式 GRAPES 3DVar三维变化同化系统
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同化多普勒雷达风资料的两种方法比较 被引量：40
4
作者 杨毅 邱崇践 +2 位作者 龚建东 邓莲堂 希爽 《高原气象》 CSCD 北大核心 2007年第3期547-555,共9页
以美国新近研发的天气研究预报模式（WRF）配置的三维变分同化系统WRF 3D-Var为平台,比较了两种不同的同化多普勒雷达径向风资料的方法。一种是WRF 3D-Var系统现有的径向风资料直接同化方法;另一种是首先用两步变分法由多普勒资料反演... 以美国新近研发的天气研究预报模式（WRF）配置的三维变分同化系统WRF 3D-Var为平台,比较了两种不同的同化多普勒雷达径向风资料的方法。一种是WRF 3D-Var系统现有的径向风资料直接同化方法;另一种是首先用两步变分法由多普勒资料反演出水平风,再同化反演风场。针对2003年7月4-5日的一次淮河暴雨过程进行的同化试验结果表明,同化了雷达风资料后得到的水平风场包含了更多的中尺度特征;从降水预报评分和预报的雷达回波来看,两种方法都能够明显改进降水预报,这种正作用能维持6 h左右;相对而言,同化反演的水平风场的效果略优于直接同化雷达径向风的效果。 展开更多
关键词 多普勒雷达 WRF 3d-var 同化
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bbGPS/PWV资料三维变分同化改进MM5降水预报连续试验的评估 被引量：17
5
作者 丁金才 袁招洪 +3 位作者 杨引明 叶其欣 仇欣 江飞 《气象》 CSCD 北大核心 2007年第6期11-18,共8页
利用区域地基GPS网反演的高时空密度的大气垂直方向水汽总量,也称为可降水量(PWV),可大大弥补常规探空探测水汽资料的不足。为了全面评估区域GPS网PWV资料同化对业务数值天气预报改进程度的目的,在个例研究分析的基础上,进行了连续38天... 利用区域地基GPS网反演的高时空密度的大气垂直方向水汽总量,也称为可降水量(PWV),可大大弥补常规探空探测水汽资料的不足。为了全面评估区域GPS网PWV资料同化对业务数值天气预报改进程度的目的,在个例研究分析的基础上,进行了连续38天的GPS/PWV资料三维同化(3D-Var)改进数值业务预报的试验。研究方法是根据长江三角洲地区GPS气象网在2002年梅雨和盛夏季节观测的PWV资料,通过三维变分同化建立中尺度数值预报模式MM5的初始场,逐日作出长江三角洲地区24小时的降水量预报。以6小时累积雨量为对象,与未同化GPS/PWV资料的MM5的相应预报比较,通过多种评分方法,评估了GPS/PWV资料改进MM5降水预报的效果。结果表明GPS/PWV资料同化后的MM5降水预报能力在大部分时间和大部分地区都有所提高,主要是伪击率有较明显的下降,对小范围降水预报的改进更为明显。预报明显改进的区域恰好位于GPS站填补常规探空站间距较大的地区。 展开更多
关键词 全球定位系统(GPS) 可降水量(PWV) 三维变分同化(3d-var) MM5 数值预报
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基于GRAPES-MESO模式的非静力三维变分同化方案性能分析 被引量：6
6
作者 王叶红 赖安伟 +1 位作者 林春泽 王明欢 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第3期689-706,共18页
利用国家气象中心中尺度业务模式GRAPES-MESO V3.0,以2009年6—8月为例,用T213模式12h预报场为大尺度模式背景场,进行了非静力GRAPES-3DVAR系统同化(3DVAR试验)与不同化(CNTL试验)探空资料的两组数值试验,并对降水、高度、温度、风场和... 利用国家气象中心中尺度业务模式GRAPES-MESO V3.0,以2009年6—8月为例,用T213模式12h预报场为大尺度模式背景场,进行了非静力GRAPES-3DVAR系统同化(3DVAR试验)与不同化(CNTL试验)探空资料的两组数值试验,并对降水、高度、温度、风场和相对湿度场进行了统计检验和典型个例分析,探讨了非静力三维变分同化系统的性能。结果表明:(1)除700hPa相对湿度场外,3DVAR试验850,700和500hPa初始温、压、湿和风场均方根误差均比CNTL试验有所增加,其中3DVAR试验对500hPa初始温、压和风场的负贡献最为显著。随着预报时间延长,3DVAR试验对500hPa风场预报的负贡献较为明显;(2)对整个模式积分区域平均状况而言,3DVAR试验对模式0～24h和12～36h降水预报中大多数降水量级的TS评分都小于CNTL试验;(3)CNTL试验对小雨、中雨的预报范围比较适中,对大雨、暴雨及大暴雨的预报范围均小于实况,且随着降水量级的增大,预报范围较实况偏小的程度加剧;3DVAR试验则对各量级降水范围预报偏小的程度均大于CNTL试验,特别是中雨以上强度的降水;(4)CNTL试验较3DVAR试验能更好地模拟雨带的分布、演变特征和降水强度的变化;(5)CNTL试验较好地再现了长江中下游、华南、华北、东北、西南地区东部和华东平均降水率的逐日演变及峰值、谷值模拟,但强度普遍偏弱;3DVAR试验模拟的各区域日平均降水率的演变趋势与CNTL试验类似,但强度弱于CNTL试验,因而其与实况的差异进一步加大;(6)两个试验与观测均有较好的一致性,CNTL试验的一致性略好于3DVAR试验;对<1.5mm·d-1的降水,两个试验都倾向于过多地预报了降水量;对>1.5mm·d-1的降水,两个试验预报的都偏弱;对1.5mm·d-1以下的降水,两个试验的预报水平相当;对1.5mm·d-1以上的降水,CNTL试验的预报优于3DVAR试验;(7)对2009年6—8月逐日降水预报结果进行了考察,整体而言,CNTL试验能较好地预报出逐日雨带的位置,强度也与实况基本接近,对西风带低槽、台风、低涡、切变线和局地降水都有较好的表现。3DVAR试验对逐日雨带的预报大致与CNTL试验类似,但预报的降水强度普遍弱于CNTL试验。 展开更多
关键词 GRAPES-3DVAR同化系统 GRAPES-MESO V3 0模式 预报效果检验
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多普勒雷达资料同化在台风“桑美”预报中的应用研究 被引量：13
7
作者 沈菲菲 闵锦忠 +1 位作者 陈鹏 李超 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期25-36,共12页
本文以2006年超强台风"桑美"为个例,考察了同化雷达径向风观测资料对台风初始场和预报场的改进作用。首先对沿海新一代多普勒天气雷达的径向风观测资料进行了去噪音、退模糊等一系列的质量控制,进一步利用美国国家大气研究中... 本文以2006年超强台风"桑美"为个例,考察了同化雷达径向风观测资料对台风初始场和预报场的改进作用。首先对沿海新一代多普勒天气雷达的径向风观测资料进行了去噪音、退模糊等一系列的质量控制,进一步利用美国国家大气研究中心开发的中尺度数值模式WRFV3.5及其三维变分同化系统WRF-3DVAR,每30min循环同化雷达径向风观测资料。结果表明:同化多普勒雷达径向风观测资料后,对台风在模式中的初始位置进行了很好的修正,同时对台风区的动力和热力结构均有较好的调整。两组同化试验对于台风的路径、强度、降水等预报要优于控制试验,并且对背景误差协方差尺度化因子优化调整可以更有效地吸收雷达观测资料并提供更多的中小尺度信息。 展开更多
关键词 雷达径向风资料 资料同化 WRF-3DVAR系统 数值模拟
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雷达径向风速同化对台风麦莎模拟的影响 被引量：19
8
作者 陈锋 冀春晓 +2 位作者 董美莹 滕卫平 林惠娟 《气象》 CSCD 北大核心 2012年第10期1170-1181,共12页
本文应用WRF-3DVAR系统同化多普勒雷达径向风速资料,并利用WRF模式对台风麦莎(2005年8月6日00时至7日00时)进行数值模拟,以此检验多普勒雷达径向风速资料在改进模式初始场及提高台风路径和降水预报准确度等方面的应用效果及意义,探讨不... 本文应用WRF-3DVAR系统同化多普勒雷达径向风速资料,并利用WRF模式对台风麦莎(2005年8月6日00时至7日00时)进行数值模拟,以此检验多普勒雷达径向风速资料在改进模式初始场及提高台风路径和降水预报准确度等方面的应用效果及意义,探讨不同同化时间间隔对同化效果的影响。通过对比同化试验和控制试验发现:雷达径向风速资料能通过调整初始风场结构,改进对台风结构的模拟,从而提高模式对台风麦莎的路径、强度和降水的模拟能力;雷达资料信号在进入模式后有一定的时效性,在一定程度上缩小同化时间间隔有助于提高同化效果。 展开更多
关键词 雷达径向速度 资料同化 WRF-3DVAR系统 台风 数值模拟
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华南地区中尺度模式预报的初值影响分析 被引量：24
9
作者 丁伟钰 万齐林 +2 位作者 闫敬华 黄燕燕 陈子通 《热带气象学报》 SCIE CSCD 北大核心 2006年第1期10-17,共8页
基于GRAPES3D-Var同化系统,介绍了根据静力平衡关系由高度场的增量来计算温度场的增量的方法,并结合常规探空资料同化,针对影响华南地区的一次冷空气过程的个例,分析了常规观测资料对初始场的影响。采用GRAPES区域中尺度模式进行了控制... 基于GRAPES3D-Var同化系统,介绍了根据静力平衡关系由高度场的增量来计算温度场的增量的方法,并结合常规探空资料同化,针对影响华南地区的一次冷空气过程的个例,分析了常规观测资料对初始场的影响。采用GRAPES区域中尺度模式进行了控制试验和同化试验,观测资料的检验表明,资料同化对GRAPES中尺度模式预报有正面影响,初始时刻预报敏感性较大并且变化较快,靠近地面的低层预报敏感性较为复杂,常规探空资料对高层大气预报能力的提高相对于中低层较小。 展开更多
关键词 GRAPES 3d-var同化系统 中尺度模式 初值影响
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