风压平衡关系对高分辨率区域模式地面资料同化的影响分析

随着模式分辨率的提高,数值模式可分辨的短波信息增加,以地转平衡为基础的风压平衡约束关系不能完全满足低纬度地区及对流尺度高分辨率模式资料同化的需求。提出了基于多重网格方法构建1 km分辨率数值模式变分同化风压平衡约束关系的方案,基于CMA-MESO (China Meteorological Administration Mesoscale Model)三维变分(Three-Dimensional Variational Data Assimilation,简称3DVAR)和1 km分辨率中尺度区域模式开展了单点同化试验和典型个例分析。单点同化试验表明,气压和风的同化结果在没有平衡约束关系条件下比线性平衡约束下更接近观测。地面自动气象站观测资料同化试验表明新风压平衡约束关系将明显增加模式低层几十千米尺度的分析增量,其次是增加100—200 km尺度的分析增量。新风压平衡约束试验的同化分析增量相对于线性平衡约束的对照试验可以给出更多的增量中心位置,更好描述低层水汽辐合,对模式初始0—3 h降水、0—6 h地面10 m风和地面气压的模拟有改进。研究表明在大尺度风压平衡约束的基础上增加局地无风压平衡约束的订正,可以提高对流尺度天气系统地面短波信息的同化能力,改进高分辨率模式短时临近预报。

不同边界层参数化方案在中国西南地区东部高分辨率气候模拟中的敏感性研究

为了进一步评估和提高区域模式对西南地区东部高分辨率气候的模拟能力,利用WRF模式,采用多种边界层参数化方案(下称“不同方案”)对西南地区东部1998—2019年夏季降水和气温进行双重嵌套模拟(外层为D01,内层为D02)。对比不同方案模拟结果表明:多年平均降水量在D01中基本为湿偏差;D02中在四川盆地和重庆低海拔地区为干偏差,湿偏差主要位于贵州和重庆的城口、石柱和武隆一带的地形复杂区;总体上D01中ACM2方案误差最小,D02中MYJ方案误差最小。对多年平均气温的模拟在D01中除了四川盆地一带为暖偏差外其余大部地区基本为冷偏差,D02中大部地区为暖偏差;总体上D01和D02中MYJ方案误差最小,YSU方案最大。对于降水量和平均气温年际变化的模拟技巧在D01和D02中相对较高的地区均集中在重庆中西部和湖北大部地区;降水量总体为YSU方案最高,MYJ方案最低;平均气温总体为MYJ方案最高,ACM2方案最低。因此,提升模式分辨率至对流尺度后对不同气象要素模拟技巧最优的方案存在差异,需根据业务情况选择适合本地的参数化方案。

重庆两场森林火灾蔓延特征的数值模拟

为了深入认识同时段内发生的两场森林火灾蔓延特征以及大气、地形等对不同林火行为的影响,进而为多起林火扑灭火工作提供科学支撑,选取2022年8月17日发生在涪陵两场森林火灾,利用高分辨率地理信息、植被数据和气象数据对两场林火行为进行分析研究,同时运用林火大气耦合WRF-Fire(Weather Research and Forecasting Model with Fire Module)模式进行数值模拟。研究发现:①受深厚高压控制,两场林火是在持续高温、干燥背景下发生的,气象干旱等级达到重旱,火险气象等级高。②模式模拟风向风速变化与实况较为一致,基本体现出火场风向和风速突变,表明WRF-Fire模式可以较准确地再现火场蔓延情况。③基于林火蔓延特征时间和空间变化可将大梁山林火发展分为6个阶段、北山坪林火分为4个阶段,造成直线距离相隔4.4 km两个火场蔓延发展程度不同的原因在于地形差异造成的局地风场差异。

融合DEM与FY-4A数据的ECMWF预报产品深度学习订正方法

精准的数值天气预报是精细化气象公共服务和商业服务的重要前提。欧洲中期天气预报中心(European Center forMedium Weather Forecasting,ECMWF)预报产品在全球被广泛采用,但始终存在系统预报误差。针对数值天气预报中的误差和多源数据融合中的非线性映射等问题,设计了一个ECMWF数值预报产品的深度学习订正模型(Numerical Forecast CorrectionNetwork,NFC-Net)。NFC-Net引入了FY-4A卫星观测数据、数字高程模型数据(Digital Elevation Model,DEM)和ERA5历史实况数据订正预报结果,利用多源数据空间分辨率对齐模块、时空特征提取模块解决多源异构数据特征的提取与融合问题,并通过UNet网络实现ECMWF预报产品的订正。为了评估所提算法的性能,利用NFC-Net对ECMWF产品中的2 m气温和10 m风速两个天气要素开展订正试验,并将试验结果与ECMWF预报结果、ANO方法订正结果、Convlstm方法订正结果、Fuse-CUnet方法订正结果和ERA5实况进行对比。结果显示,NFC-Net模型订正的2 m气温和10 m风速的均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)分别较ECMWF预报产品下降49.71%和50.86%。表明NFC-Net模型可以充分利用多源数据有效改善复杂地形条件下的订正结果。NFC-Net模型可用于订正ECMWF预报结果,显著提升数值天气预报的精度。

WRF模式不同微物理方案对青海高原夏季一次降水过程模拟差异的初步探讨

为了解不同微物理方案对青海高原地区夏季降水过程模拟的影响,利用WRF模式和NCEP再分析资料,选取Lin方案、WSM6方案和New Thompson方案等3种微物理过程参数化方案,模拟了青海高原地区2017年夏季一次典型降水过程,并结合探空、降水等观测资料对模拟结果进行了探讨。结果表明:WRF模式3种微物理参数化方案对温度廓线的模拟表现出较好的一致性,且均与实况接近,但对不同区域相对湿度廓线的模拟能力有明显差异;3种微物理参数化方案均能模拟出本次降水的主要走向、雨带及强降水中心,但模拟的雨带和强降水中心位置较实况偏东且局部雨量偏大;WSM6方案对降水空间分布的模拟与实况最接近,WSM6和New Thompson方案模拟的降水偏差均略小于Lin方案;3种方案降水模拟结果中,小雨TS评分最高,其次是中雨,对大雨模拟的可信度均较差;降水模拟小雨TS评分最高的是New Thompson方案,为0.60,WSM6方案次之,Lin方案较差,为0.43;对中量降水模拟,WSM6方案略优于其他两个方案;降水模拟New Thompson和WSM6方案整体优于Lin方案。

基于CMA-TRAMS模式地形高度偏差的地面气温误差订正方法研究

采用一元线性方法建立南海台风模式CMA-TRAMS地形高度偏差和地面气温预报误差的回归关系,分别开展不分级、高度偏差分级和地面气温误差分级的三种订正方法的研究,并进行订正效果评估。结果表明,模式地面气温预报误差与地形高度偏差总体呈负的线性相关关系,地面气温预报绝对误差随地形高度偏差绝对值增大而增大(对模式地形高度偏低站点尤为明显),但不同时刻地面气温预报误差特征表现不同,模式对地形高度偏高(即模式地形高于测站高度)和地形高度偏差小于50m的站点,06时地面气温(世界时,下同)预报总体偏低,对地形高度偏低大于50m的站点(即模式地形低于测站高度),06时地面气温预报总体偏高;而无论站点地形高度偏差如何,模式对18时地面气温预报总体偏高。三种订正方法中地面气温误差分级法能有效地减小地面气温预报误差,该方法订正后的分析场准确率可达96%~99%,12~48小时时效预报场准确率总体可提升至90%以上,该方法具有回归关系稳定、效果显著、适用性广、简单易行等特点。

葵花-8卫星AOD资料在CMA-MESO/CUACE CW 3DVar同化系统中的个例应用研究

CMA-MESO/CUACE CW化学天气耦合模式是自主研发的大气化学耦合模式,目前CMA-MESO/CUACE CW3DVar同化系统实现了地面气溶胶观测可吸入颗粒物PM_(2.5)和PM10的同化,为增强耦合同化系统非常规观测的同化能力,文中在CMA-MESO大气化学天气耦合三维变分同化框架基础上,利用查表法获得气溶胶消光系数,然后建立气溶胶光学厚度(AerosolOpticalDepth,AOD)和气溶胶组分之间关系的观测算子、切线性观测算子和伴随观测算子,实现AOD观测资料的同化应用。针对2016年12月18-20日华北、黄淮地区一次污染天气过程进行同化预报试验,试验结果表明同化葵花-8卫星(Hi‐mawari-8)气溶胶光学厚度观测后,PM_(2.5)分析的重污染区范围有所扩大,山西东南部分析与实况分布更为接近,但是山东大部地区PM_(2.5)分析偏强,与观测相比PM_(2.5)质量浓度存在高估。同时同化Himawari-8 AOD观测和地面气溶胶站点观测的PM_(2.5)分析最优,分析与观测距平相关系数最高,平均偏差、均方根误差及标准差最小。重污染区的PM_(2.5)预报检验结果表明,同化Himawari-8AOD观测对大于350µg·m^(-3)量级PM_(2.5)预报正贡献可以持续到48 h,但整体来说,同时同化Himawari-8AOD观测和地面气溶胶站点观测对各个量级的PM_(2.5)质量浓度预报质量最优。

适用于非静力大气模式的近似黎曼求解器应用研究

基于多矩非静力大气模式,开展了3类垂向近似黎曼求解器应用研究。多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性,其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散,而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的,因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键。LLF(Local Lax-Friedrich)、LMARS(Low Mach Approximate Riemann Solver)和HLLC(Harten-Lax-van Leer Contact)为计算流体力学(CFD)中常用的3种近似黎曼求解器,它们的计算代价和复杂程度逐渐增加。一维标准数值试验表明:LLF计算最为经济,但具有较强的耗散;LMARS具有适用于大气流动的假设,对于数值粘性的控制较好且计算量不大;HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散。基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点,通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数,能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能,且计算代价最小。二维非静力数值试验表明,优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题,正确模拟小尺度非静力垂直运动,达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量,这为非静力大气数值模式提供了良好的参考价值。

GNSS/PWV在一次梅雨期暴雨中的模式预报应用

地基全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)监测大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是一种连续获取大气水汽信息的有效手段,对于区域天气尤其是灾害性天气观测与预报有重要作用。基于长三角GNSS应用示范网,开展GNSS/PWV资料在数值天气预报模式中的三维变分同化应用试验,通过设计5个试验方案对2010年7月的一次梅雨期暴雨进行中尺度分析,考查区域地基GNSS/PWV资料在梅雨期降水过程中对初始场和预报结果的改进能力。通过预报分析表明:本次梅雨期暴雨数值模式预报加入GNSS/PWV的同化方案相比于常规资料同化方案24小时降水预报效果改善超过20%,48小时后也可提高约12%。可见GNSS/PWV资料可以很好改进观测区域内的水汽分布,提供与暴雨天气紧密联系的水汽信息,有效改善了数值天气模式中的中尺度系统移动速度的48小时预报结果,进而提高降水落区预报。

基于CMA-GEPS的延伸期预报能力评估

基于CMA-GEPS系统开展1~35天的延伸期集合预报,并对该系统的延伸期尺度天气进行预报能力评估。结果表明:关于500 hPa位势高度,以距平相关系数(ACC)为表征的集合预报有效天数在北半球和南半球分别为9天和8.7天,且在北半球呈现季节循环特征,即冬(夏)季值高(低),为大气内在性质的表现;定量分析离散度-均方根误差关系表明,集合预报系统比确定性预报在延伸期尺度上可预报性更高,且北半球及南半球的潜在可预报天数分别为18天和16天。关于2 m温度,CMA-GEPS在延伸期尺度上可较好地描述温度场的空间分布特征,其较大的系统偏差主要位于热力强迫显著的高原或沙漠地区。关于MJO,CMA-GEPS对MJO的有效预报技巧达到15天,优于一般的大气模式,说明CMA-GEPS有潜力进一步发展延伸期天气预报。进一步诊断分析表明:CMA-GEPS对MJO预报的强度偏弱,这与CMA-GEPS描述的热带对流系统偏弱有关;传播速度前8天略偏快,8天之后偏慢;CMA-GEPS可较好地预报出MJO东传及北传运动;比较发现,CMA-GEPS对环流信号传播特征的预报优于对流信号,且描述的MJO东传优于北传特征。

初始场水汽通量在一次登陆台风降水模拟中的作用

用三维变分同化方法,通过同化加密地面观测资料和X波段雷达观测资料,研究初始场陆地侧水汽通量对台风“狮子山”登陆期间降水模拟效果的影响.结果表明,同化加密地面资料能够明显改进初始场陆地侧大气边界层的热动力场,通过减弱海-陆热力对比及陆地向登陆台风的大气边界层东北的水汽通量,改善登陆台风外围雨带影响下的沿岸陆地-海洋两侧地区降水的模拟效果. X波段雷达资料通过增强初始场中雷达探测范围内的低层大气水汽通量改善登陆台风外围雨带降水的模拟效果.

台风条件下火箭探测气象数据与ERA5再分析资料的对比分析

再分析资料的准确性对台风等灾害性天气预报及研究有着重要价值。以往缺乏在强台风条件下平流层内的直接观测资料,使得无法对再分析资料的准确性进行验证,基于新型火箭探测数据对ERA5再分析数据的气象要素在强台风条件下进行对比分析。(1)台风条件下三次试验ERA5与火箭探测在对流层内的温度廓线几乎重合,15 km以下两者之间的误差不到1℃,但15 km以上的平流层两者偏差随高度增加而增大,ERA5比火箭探测的温度明显偏低,在15~20 km、20~30 km、30~40 km和40 km以上两者偏差平均值分别为3.75℃、5.52℃、14.41℃和19.25℃;(2)相对湿度三次试验两者的变化趋势还是比较相似的,但在平流层低层15~20 km两者存在较大差异,火箭探测相对湿度在15 km左右是上干下湿分界高度,而ERA5的分界高度抬升到20 km以上,也就是说ERA5把高湿度层抬升了5 km以上;值得一提的是25 km以上,台风影响前,两者相对湿度都几乎接近0%,而在台风影响期间火箭探测相对湿度可达5%左右,ERA5相对湿度仍然几乎为0%;(3)台风条件下三次试验风速廓线显示两者在平流层低层到对流层变化趋势十分相似,相关系数可达0.85左右,平均偏差大约为2 m·s^(-1);而在平流层中高层相似度降低,偏差增大,相较于火箭探空,ERA5风速偏低4 m·s^(-1)左右。

应用GRIST 模式对“23·7”华北极端降水的模拟试验

全球-区域一体化预测系统(Global-Regional Integrated forecast SysTem,GRIST)的变网格公里尺度非静力模式(以下简称GRIST模式)兼具全球和区域模式的特点,可在无需侧边界条件下进行中期时间尺度预报,有望在局部区域达到与高分辨率的区域模式预报接近的效果。为了检验该模式对极端天气事件的模拟能力,以2023年7月29日—8月2日华北地区特大暴雨过程(以下简称“23·7”极端降水)为例,通过回报试验对GRIST变网格模式对“23·7”极端降水的模拟能力进行了评估;同时利用CMPA降水资料和ERA5再分析资料,采用空间相关系数、TS和BIAS评分等客观分析指标,将国内外GRIST变网格模式对极端降水的模拟效果与目前国内外5种主要业务模式即ECMWF、CMA-GFS全球模式和CMA-MESO、CMA-SH、CMA-BJ区域模式的预报效果进行了比较。结果表明:(1)GRIST及5种业务模式均能模拟或预报出“23·7”极端降水过程的发生。GRIST对该过程中降水最强时段(7月30日08:00—8月1日08:00,北京时,下同)的模拟效果最佳,与观测降水的空间相关系数最高可达0.85,各量级降水的TS评分均达区域模式的预报水平。(2)GRIST模式能准确模拟“23·7”极端降水过程的大尺度环流特征,包括西太平洋副热带高压的位置和范围、北向的水汽输送等,对于表征局地环流演变特征的风暴相对螺旋度的分布和强度也有较好的模拟效果。(3)GRIST模式对不同尺度环流形势的准确模拟,有助于其对降水落区和降水演变特征的精准刻画。

风云三号C星微波湿度计资料全天候同化对台风玛莉亚预报的影响

随着风云三号系列卫星的成功发射,越来越多的卫星微波直接观测资料应用于数值天气预报的资料同化系统。并且由于卫星微波全天候同化技术可以充分利用晴天及云雨区微波观测资料,在增加同化使用的观测数据的基础上,有效提高数值天气预报准确率,该技术在卫星资料同化领域也颇受瞩目。本研究选取2018年7月的台风玛莉亚,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其同化系统WRFDA(WRF Data Assimilation)中三维变分方法,探讨风云三号C星微波湿度计观测资料的全天候同化技术在区域模式中的适用性,以及其在不同模式驱动场中的预报表现。通过对比仅同化晴空区域卫星资料的试验和全天候同化的试验结果发现,全天候条件下更多的云雨区域观测资料被有效利用,能够更好地模拟出台风玛莉亚核心区域的暖心和对称风速结构,有效改善湿度场的预报,对台风路径的预报误差平均降低了大约34%~62%,且这种正面影响均能在不同模式驱动场中得到体现。

土地利用类型影响四川盆地一次高温过程的模拟研究

土地利用变化可通过影响地气间能量交换影响数值模式的预报效果。本文利用WRF模式对四川盆地2021年8月1—4日高温过程进行数值模拟,探究土地利用类型变化对模式高温天气预报能力的影响。结果表明:(1)GLC_FCS30-2020资料反映的近期土地利用类型相比WRF模式默认土地利用类型有明显差异,主要表现为农田、混交林急剧减少,城市与建筑、多树草原、稀树草原和农田/天然植被镶嵌类型明显增加。(2)土地利用类型更新后,WRF模式对高温天气,尤其是对最高气温的预报能力有明显提升,主要表现为气温冷偏差减小、暖偏差增加,即日间、最高温度、四川盆地中部地区的预报能力有明显提升,而夜间、最低温度、盆地东部和西部局部地区的预报能力有所下降。(3)土地利用类型变化使地表反照率增加使地表净辐射减少,但地表水热输送方式的变化是影响地表温度变化的主要原因。更新土地利用类型后,日间潜热通量输送减少,感热通量和地表热通量输送代偿性增加且变化幅度相当,从而导致地表气温升高。下垫面土地类型未改变的站点温度变化,可能是由于周边高温的水平运动导致的。(4)天空状况越晴朗,温度模拟与观测的偏差越大,温度预报能力越低。此外,更新土地利用类型可以间接引起云量变化。

不同风场结构下贺兰山地形降水的理想数值试验

地形降水是我国西北地区最主要的降水类型之一,加深其形成机理的认识对提高预报能力有重要意义。本文以贺兰山东麓地区20次暴雨过程中的高空环境参数为基础构建不同类型风场垂直分布结构,利用WRF模式中的em_hill2d_x模块开展不同类型风场对降水模态影响的理想数值试验。结果表明:(1)有/无风垂直切变的两种不同类型干气流过山后其迎风坡均表现为地形对迎风坡气流的抬升作用,而背风坡波动表现出明显不同的变化特征,单层均一气流条件下背风坡主要表现为沿垂直方向传播的过山波,低空存在风切变的风场条件下背风侧主要体现背风波的特征,重力波呈水平与垂直传播共存的特征,且随着低空风切变增强水平传播的背风波特征越来越明显。(2)单层均一湿气流条件下模拟的降水主要位于迎风侧,背风侧在较强的下坡风影响下,降水强度相对较弱。当风速增大至10m·s^(-1)以上时,迎风侧云水含量大值区向山顶汇集,降水强度显著增强。低空存在风切变湿气流过山试验结果显示在迎风侧与背风侧均存在较强的降水中心,背风坡存在一深对流系统,随着风速增大,两侧降水均增强。(3)在低空东风高空西风的条件下,背风侧降水显著减弱,降水更加集中于上游山顶附近,强度也有一定的增强,这与高空西风的出现使迎风坡上升气流加强,且不利于水汽向下游的输送有关,这是贺兰山脉两侧降水特征存在显著差异的主要原因之一。

青藏高原区域资料同化的变分质量控制研究:参数优化及其有效同化

青藏高原(下称高原)区域天气系统变化对其周围及下游区域的数值天气预报质量具有重要影响。然而,高原区域质量偏低且稀少的观测资料严重制约了同化分析效果和预报质量。变分质量控制方案(VarQC)具有合理利用不同质量观测资料改善同化分析性能的良好能力。鉴于此,在对高原区域观测误差非高斯分布特征分析的基础上,构建了适应高原区域观测误差特征的“高斯分布+均匀分布”的变分质量控制方案(Flat-VarQC),优化了其关键参数,使其能更准确地基于同化新息向量调整观测对同化分析的影响权重,从而提高高原区域稀少观测资料的有效同化率,改善高原区域的同化分析质量。试验结果表明:高原区域观测误差具有更明显的“厚尾分布”特征,同化过程中单纯的高斯分布假设将导致观测资料的有效同化率偏低,从而降低了高原区域有限观测资料对同化分析的贡献;适用于高原区域资料特点的变分质量控制关键参数优化是充分发挥高原区域FlatVarQC改善同化分析质量的关键;Flat-VarQC能够明显提升高原区域常规资料的有效同化率,吸收更多“有益”资料信息,剔除“有害”资料信息,从而提高观测资料对同化分析的正贡献。这对于高原区域中、小尺度天气系统的同化分析和强降水预报具有更显著的改善效果。

干湿对流大气边界层大涡模拟及模式收敛性分析

利用中尺度天气研究预报模式WRF中的大涡模拟(LES)版本对理想干对流边界层和浅对流云覆盖的海洋性大气边界层结构和湍流输送特征进行大涡模拟,并通过不同水平分辨率大涡模拟结果分析了大涡模式的收敛性。结果表明:不同分辨率大涡模式模拟的干对流边界层高度约为1.15 km,位温、水汽混合比和水平风速等平均变量在边界层内均匀分布,但在近地层和边界层顶垂直梯度较大。随模式分辨率的提高,可分辨出更精细的对流泡结构,夹卷层的位温方差增大,模拟的混合层平均物理量均匀分布更接近地面,与粗分辨率下大涡模拟的偏差主要集中在边界层下层和逆温层附近,解析热通量增加,但总热通量保持不变。不同于干对流边界层,在有浅对流云覆盖的边界层内,混合层高度较低,混合层内平均气象要素垂直廓线和方差或通量廓线与干对流边界层内相似,低层混合层内平均气象要素呈垂直均匀分布,但由于混合层以上存在条件不稳定云层,云层内有正热通量和正垂直湍流动能,而混合层顶到浅对流云底部为负热通量,反映了混合层顶夹卷过程作用。较粗分辨率的大涡模式增加了逆温层顶、近地层平均风速和通量的模拟偏差。湍流发展旺盛的干对流边界层,大涡模式在约40 m的水平分辨率上收敛,而对混合层高度较低的浅积云覆盖边界层,模式则在约30 m水平分辨率上收敛,具有较低混合层高度的大气边界层需要更高分辨率的大涡模式描述。

卫星遥感北大西洋风暴“尤尼斯”生成和发展特征

2022年2月中旬,北大西洋冬季风暴“尤尼斯”(Eunice)给欧洲中、西部带来严重自然灾害。以卫星观测数据为主,研究了“尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等。结果表明:“尤尼斯”活动期间,北半球高纬度西半球偏冷、东半球偏暖,极涡偏向北美大陆,北美极区附近平均气温偏低。“尤尼斯”的生成和北美极区附近极涡分裂南下的冷空气沿着西风带东传有关。爆发性发展期间,海平面气压下降率约40 hPa/(24 h),远超爆发性发展指标(24 hPa/(24 h)),且出现在海温正距平区。格陵兰岛南部气旋提供的极区冷空气对爆发性发展尤为重要,该冷空气在北大西洋洋面形成强西北风转偏西风,表现为排列整齐的大范围细胞状积云一直延伸至风暴中心附近,卫星水汽图像上表现为快速增强的干侵入特征,并伴有高位涡异常。发展至最强阶段,高位涡向下伸展,400 hPa最强高位涡区位于风暴中心的正上方,500 hPa以下高位涡向东南方向倾斜,并伴随着对流层中、下层强下沉运动,下沉运动为低空风速增强提供了一定的高空能量来源,高位涡侵入的下方也有利于低层气旋式环流发展。

内蒙古区域数值预报对探空和地面观测资料的敏感性试验研究

基于内蒙古睿图预报系统的低分辨率版本和WRFDA-FSO诊断工具,评估2021年7月现有探空和地面观测对内蒙古睿图预报系统预报的影响。该方法计算代价相对低廉,并允许根据观测变量、观测类型、气压层次、地理区域等观测的子集对观测影响进行划分。代价函数为以干总能量为度量的背景场和分析场的预报误差之间的差异。结果表明:观测影响的总体总和为负,观测对预报起正贡献作用。对12 h预报误差减小贡献最大的观测来自探空观测的动力变量(U、V风分量)。而单时次单位数量平均观测影响,探空观测的贡献约为地面观测的1/2。探空观测对12 h预报误差减小从近地面层至模式层顶均保持正贡献作用,并在对流层中低层和对流层高空急流层存在两个极大值区域;地面观测在850 hPa以下低层正贡献占比明显。探空观测在被同化系统同化时均总体具有有利的影响,也反映出探空观测数据稳定、质量较高的特征;地面观测对12 h预报误差减小起正贡献作用次数最多的区域在河套地区尤为显著。同时,探讨了需进一步提高地面观测资料同化率的问题。