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FY-4A AGRI资料在对流尺度数值预报云初始化中的作用及对降水预报的影响分析
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作者 彭菊香 谢元富 +1 位作者 康兆萍 王阳 《大气科学》 北大核心 2025年第1期279-296,共18页
针对2020年7月1~8日梅雨期暴雨过程,利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)云分析系统融合三维雷达反射率因子和FY-4A AGRI资料的可见光、水汽、红外通道辐射数据,获取云的三维分布,并将云场内的水凝物引入初始场热启动中尺... 针对2020年7月1~8日梅雨期暴雨过程,利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)云分析系统融合三维雷达反射率因子和FY-4A AGRI资料的可见光、水汽、红外通道辐射数据,获取云的三维分布,并将云场内的水凝物引入初始场热启动中尺度预报模式,通过比较融合卫星资料前后两种方案云分析产品和降水预报的异同,重点分析融合FY-4A AGRI资料对分析场和预报场的影响。通过两种方案云产品与MODIS反演云产品的对比可发现,融合FY-4A AGRI资料能明显修正分析场的云顶高度,改善云量的水平分布,减少虚假云区。通过两种方案分析的水凝物与ERA5逐时水凝物的对比发现,融合卫星资料能在一定程度上降低云冰和云水混合比的峰值,有效剔除水凝物的虚假中心。通过两种方案预报降水与实况降水的对比发现,24 h累计降水的ETS和偏差评分均表明融合卫星资料对24 h降水预报有改进作用;逐时预报降水的FSS评分表明融合FY-4A AGRI资料能明显改善模式积分1 h的降水预报。 展开更多
关键词 FY-4A AGRI卫星数据 云分析 Local Analysis and Prediction System(LAPS) 云初始化
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数据同化百年史:演化、里程碑和未来方向
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作者 谢元富 朱舒君 +3 位作者 和玉君 王斌 秦子龙 吴亚丽 《气象学报》 北大核心 2025年第3期536-551,共16页
数据同化,作为精确刻画大气、海洋和气候状态的关键科学问题,其概念早在100多年前便已提出。然而,正是得益于近几十年来计算机技术的突飞猛进,一些尖端的方法和手段才得以实现和应用。数据同化是一门集大气科学、物理学、数学、计算机... 数据同化,作为精确刻画大气、海洋和气候状态的关键科学问题,其概念早在100多年前便已提出。然而,正是得益于近几十年来计算机技术的突飞猛进,一些尖端的方法和手段才得以实现和应用。数据同化是一门集大气科学、物理学、数学、计算机科学于一体的交叉应用科学,它的发展与这些学科的进步紧密相连。将数据同化的先进方法和理论,与这些学科的成果进行对比分析,以期对过去的工作进行总结,为未来的方向提供有意义的思路。文中从应用数学的视角,深入探讨主流同化算法的本质,澄清常见误解,并提出未来研究的关键方向。 展开更多
关键词 数据同化 四维变分同化 集合卡尔曼滤波 增量法 多重网格法
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高分辨率地形资料应用对CMA-MESO模式地面气象要素的影响 被引量:1
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作者 陈冬梅 马玉龙 +5 位作者 李源 冯家莉 高彦 尹鹏帅 夏昕 万齐林 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期897-910,共14页
真实地形包含各自不同尺度的地形特征,对各种时空大气运动有深刻影响。不同尺度的地形效应很难在数值模式的离散格点中准确刻画,是发展数值模式的难点问题之一。随着模式向亚千米级高分辨率发展,高分辨模式要求刻画出更高准确度的地形... 真实地形包含各自不同尺度的地形特征,对各种时空大气运动有深刻影响。不同尺度的地形效应很难在数值模式的离散格点中准确刻画,是发展数值模式的难点问题之一。随着模式向亚千米级高分辨率发展,高分辨模式要求刻画出更高准确度的地形数据。本研究在CMA-MESO中引入ASTER-1s高精度地形数据和改进地形滤波函数,在滤去波长接近模式网格的小尺度地形的同时保留更多地形细节,以提高模式对地形的刻画准确度。通过冬、夏各1个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点观测数据的对比,发现单独采用ASTER-1s地形而不改变CMA-MESO的地形滤波函数,模式对2 m气温和10 m风速的整体预报准确度提升较小,采用ASTER-1s地形并改进地形滤波函数明显提高了模式对2 m气温和10 m风速的预报准确度,对气温和风速的月平均均方根误差分别减少了6.4%和4.9%。夏季1个月批量试验显示,改进的新地形方案对降水预报提升较弱,未造成非真实的细碎降水分布或异常值。此外,动能谱分析新引入的地形和滤波函数未造成高频能量积累。研究结果表明新地形方案能够明显改进低层气温和风速的预报准确度,并且在数值上稳定可靠。 展开更多
关键词 CMA-MESO 高分辨率地形 地形滤波函数 ASTER-1s
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IOD Modoki事件对华南后汛期降水异常的影响及可能机理 被引量:1
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作者 陈业雁 金大超 +2 位作者 史瀛龙 张茜 柳春 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期425-437,共13页
利用1979—2019年CN05.1中国区域高分辨率降水格点数据、英国Hadley中心观测海温数据、ERA5逐月大气再分析资料及大气环流模式,研究了华南后汛期期间(7—9月)IOD Modoki事件与华南后汛期降水异常的关系及可能机理。观测资料结果表明,华... 利用1979—2019年CN05.1中国区域高分辨率降水格点数据、英国Hadley中心观测海温数据、ERA5逐月大气再分析资料及大气环流模式,研究了华南后汛期期间(7—9月)IOD Modoki事件与华南后汛期降水异常的关系及可能机理。观测资料结果表明,华南后汛期降水异常与热带印度洋中部(东和西部)海温异常呈显著正(负)相关关系,表现为印度洋IOD Modoki或印度洋三极子事件的空间分布型。滤除ENSO信号影响后,华南后汛期降水异常仍和IOD Modoki存在较为密切的联系。IOD Modoki正异常对华南后汛期降水异常的影响有以下途径,一方面,异常水汽从热带印度洋东部向西输送至热带中印度洋后,在北半球受科氏力作用向东输送至华南地区,为华南地区提供了充足的水汽条件,并且对华南地区降水正异常的主要水汽辐合贡献为平均水汽的水平扰动散度项和扰动引起的平均水汽垂直平流项。另一方面,热带东南印度洋海温负异常,通过Mastuno-Gill响应引起对流层低层自热带东南印度洋至热带中印度洋有东南风异常,增强了70°E附近的越赤道气流,在北半球向东输送至西北太平洋,这引起了华南地区对流层低层气旋式环流异常。另外,热带东印度洋对流层低(高)层异常辐散(辐合),华南地区低(高)层异常辐合(辐散)增强了东亚地区的局地Hadley环流,有利于华南地区降水的产生。再者,IOD Modoki引起南亚季风区受异常下沉运动控制,并通过季风-荒漠机制引起副热带北大西洋东部、北非荒漠区及地中海西部周围正涡度异常,激发了沿急流向下游传播的准静止Rossby波,增强了日本海高压异常和华南及邻近地区对流层低层气旋式环流异常。上述原因均有利于华南地区降水的产生,反之亦然。上述结果在数值模式中亦得到了验证。 展开更多
关键词 IOD Modoki 华南后汛期 降水异常 环流异常
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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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