散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响

为了评估同化QuikSCAT海面风场资料对海雾模拟的影响,对发生在2006年4月3—5日的海雾过程,首先通过3个敏感性试验,研究了不同边界层参数化方案对海雾模拟的影响,发现YSU边界层参数化方案更适合海雾过程的模拟。然后对2006年4月3—5日平流雾过程和2005年6月23—24日辐射雾过程利用WRF-3DVAR系统将QuikSCAT海面风场资料同化到模式中,并以未同化和同化了QuikSCAT海面风场资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,同时对模拟预报得到的结果与实况(卫星云图和地面观测)进行对比,结果表明:Quik-SCAT海面风场资料的三维变分同化能够改善低层其他要素场,对海雾预报有明显的正效应,但对高层的影响相对有限。

基于SVM的气候持续法在热带气旋路径预报中的应用试验

本文利用气候持续性因子,分别采用支持向量机法、神经网络法及最小二乘回归法建立西北太平洋地区12、24、36、48h热带气旋路径预报模型。通过1997～2002年的试报,支持向量机法明显优于回归方法和神经网络法,12h的预报水平分别提高了4.97%和2.75%,而且随着预报时效的延长,这种优势越来越明显,48h的预报水平提高了11.92%和7.88%。

散射计和下投式探空仪资料对台风模拟的影响

为了评估同化QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料对台风"Bilis"和"Kat-rina"模拟的影响,通过WRF-3DVAR变分同化系统将QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料同化到WRF模式中,并以未同化任何资料和同化了QuikSCAT海平面气压场以及同化了Drop-sonde资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,并对得到的初始分析场和模拟预报得到的结果与台风实况报文进行了对比,得到的结论是:对台风初始时刻海平面气压场分布、初始台风中心定位、台风初始暖心结构的改善、台风路径、海平面最低气压场、海面最大风速和雷达回波的模拟方面,同化QuikSCAT海平面气压场的效果比同化Dropsonde资料明显,其中二者对海平面最低气压场的改进效果比海面最大风速的要好。但是两种资料的同化对初始相对湿度和台风强度细节变化方面都没有产生明显改善作用。同化QuikSCAT海平面气压场试验虽然仅仅同化了单层海平面气压场,但是在三维变分同化系统的动力约束作用下,也可以影响到中高层的各个要素场。

基于人工神经网络的热带气旋路径预报试验

利用气候持续性因子，分别采用神经网络法及最小二乘回归法，建立西北太平洋地区12、24、36和48h热带气旋路径预报模型。通过对1992～2002年资料的试报，人工神经网络方法优于回归方法，且这种优势在预报时效较长时更明显。人工神经网络法48h的预报平均绝对误差比回归法减小27．56km，预报水平提高7％。

空间分辨率和空间差分精度对水平网格性能的影响

为了说明在物理空间中空间差分精度和空间分辨率对Arakawa A-D网格性能的影响程度,将线性浅水方程组采用二阶中央差和四阶中央差格距分别取100km、10km和1km在Arakawa A-D网格上进行离散和120min的模拟预报,模拟结果和解析解进行比较,结果表明：当网格距是1km时,不论采用二阶中央差分方案还是四阶中央差分方案,重力惯性波在4种网格上模拟的结果相同,即变量配置的影响是可以忽略的;当网格距增加到10km或100km时,不同的变量配置模拟的结果是不同的.但是,不论对二阶中央差还是四阶中央差,当网格距相同的情况下,在C网格上模拟得到的结果均方根误差最小,在D网格上模拟得到的结果均方根误差最大.同时也表明：当差分精度从二阶增加到四阶后,模拟结果的误差并非一致减少,并和群速相对误差的变化一致,因此对于初值为混合波的多变量方程组而言,增加差分精度不能改进模拟的结果.并且缩小网格距比增加差分精度对减少在Arakawa A-D网格上离散产生的误差更明显.

同化QuikSCAT海面风场和海平面气压场对台风“Wukong”的模拟影响

为评估由散射计资料反演的海面风场和海平面气压场对台风模拟的影响,使用中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和WRF三维变分同化系统,以2006年强热带风暴"Wukong"为例,把QuikSCAT风场资料代入华盛顿大学行星边界层(The University of Washington Planetary Boundary Layer,UWPBL)模式反演得到的海平面气压场后,对海平面气压场进行同化研究,并与同化QuikSCAT风场结果进行对比。试验结果表明:同化海平面气压场在改进热带气旋的初始场和路径、强度预报方面,均较同化QuikSCAT海面风场资料效果要好。

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素;降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素;冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素;不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大;而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.