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利用循环3DVAR改进黄海海雾数值模拟初始场Ⅰ:WRF数值试验 被引量:52
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作者 高山红 齐伊玲 +1 位作者 张守宝 傅刚 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1-9,共9页
以如何提高黄海海雾数值模拟初始场质量为研究目的,利用WRF模式及其先进的3DVAR同化模块,设计并构建了循环3DVAR同化方案。以2006年3月6~8日的1次大范围黄海海雾过程为研究对象,利用该同化方案进行了一系列WRF数值模拟对比试验。模... 以如何提高黄海海雾数值模拟初始场质量为研究目的,利用WRF模式及其先进的3DVAR同化模块,设计并构建了循环3DVAR同化方案。以2006年3月6~8日的1次大范围黄海海雾过程为研究对象,利用该同化方案进行了一系列WRF数值模拟对比试验。模拟结果显示,循环3DVAR同化方案能有效改进黄海海雾数值模拟初始场质量,主要体现在增加低层大气温度层结构的稳定性与改变大气边界层下层的风场结构,从而导致海雾的模拟结果显著改善。研究结果表明进行海雾数值模拟时,必须高度重视其初始场质量。 展开更多
关键词 黄海海雾 数值模拟 初始场 WRF模式 循环3dvar
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利用循环3DVAR改进黄海海雾数值模拟初始场Ⅱ:RAMS数值试验 被引量:22
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作者 高山红 张守宝 +1 位作者 齐伊玲 傅刚 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1-10,18,共11页
第一部分的结果显示,利用WRF模式及其循环3DVAR同化方案(WRF循环3DVAR)能有效地提高黄海海雾WRF数值模拟的初始场质量。在此基础上,进一步提出利用WRF循环3DVAR形成的初始场驱动RAMS模式的思路,并以2006年3月6~8日的1次大范围黄海海雾... 第一部分的结果显示,利用WRF模式及其循环3DVAR同化方案(WRF循环3DVAR)能有效地提高黄海海雾WRF数值模拟的初始场质量。在此基础上,进一步提出利用WRF循环3DVAR形成的初始场驱动RAMS模式的思路,并以2006年3月6~8日的1次大范围黄海海雾事件为研究对象,设计并实施了一系列RAMS数值模拟对比试验。对试验结果的仔细分析表明,WRF循环3DVAR提供的初始场明显优于RAMS模式自身等熵面客观分析方法生成的初始场,它在动力与物理上非常协调且对模拟结果的改善相当显著。这说明WRF循环3DVAR可以为RAMS模式改进其初始场提供一条切实可行的途径。 展开更多
关键词 黄海海雾 数值模拟 初始场 RAMS模式 等熵面分析 WRF循环3dvar
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Hybrid ETKF-3DVAR方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅰ:模拟资料试验 被引量:10
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作者 沈菲菲 闵锦忠 +1 位作者 许冬梅 张冰 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期81-89,共9页
利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换... 利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换卡尔曼滤波(ensemble transform Kalman filter)得到的集合样本扰动通过转换矩阵直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析扰动场;然后通过增加额外控制变量的方式把"流依赖"的集合协方差信息引入到变分目标函数中去,在3DVAR框架基础下与观测数据进行融合,从而给出分析场的最优估计。试验结果表明,Hybrid ETKF-3DVAR同化方法相比传统3DVAR可以提供更为准确的分析场,Hybrid方法雷达资料初始化模拟的台风涡旋结构与位置比3DVAR更加接近"真实场",对台风路径预报也有明显改进。通过对比Hybrid S试验与Hybrid F试验发现,Hybrid的正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"信息,集合平均场代替确定性背景场带来的效果并不显著。 展开更多
关键词 HYBRID ETKF-3dvar WRF模式 多普勒雷达 资料
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GRAPES-3Dvar雷达资料直接同化对江淮暴雨数值预报影响的分析研究 被引量:12
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作者 李媛 刘健文 +1 位作者 董佩明 刘红亚 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第4期403-411,共9页
使用具备多普勒雷达资料直接同化功能的GRAPES-3Dvar同化系统,对2007年7月江淮流域连续性暴雨过程中4个个例进行了数值预报试验,结果表明多普勒径向速度以及基本反射率因子的直接同化可以有效改进中尺度降水数值预报的效果。对7月3日雷... 使用具备多普勒雷达资料直接同化功能的GRAPES-3Dvar同化系统,对2007年7月江淮流域连续性暴雨过程中4个个例进行了数值预报试验,结果表明多普勒径向速度以及基本反射率因子的直接同化可以有效改进中尺度降水数值预报的效果。对7月3日雷达资料联合同化以及单独同化对分析和预报影响的进一步分析显示,联合同化能够有效改善初始分析场中的风场和湿度信息,激发模式降水,减小SPIN-UP现象,中尺度系统降水的发生发展以及强度、走势和落区的预报得到较为准确的表征,显著改善了中尺度强降水数值预报效果。径向速度的直接同化主要贡献表现在风场上,能够在初始场中增加气旋性涡旋等中小尺度风信息,改善三维风场分析。反射率直接同化的主要影响体现在湿度场上,改进了初始场中的湿度参数,对降水预报影响明显。 展开更多
关键词 多普勒雷达 直接同化 GRAPES-3dvar 数值预报 江淮暴雨
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SVD-En3DVar方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅰ.模拟资料试验 被引量:8
5
作者 徐道生 邵爱梅 邱崇践 《大气科学》 CSCD 北大核心 2011年第4期753-766,共14页
利用WRF模式及模式模拟的资料,开展了利用SVD-En3DVar(基于集合和SVD技术的三维变分同化方法)方法同化雷达径向速度资料的试验。由于雷达观测经常出现大面积空缺,同化时引入了一种局地化方法避免远距离虚假相关的影响。试验着重研究了... 利用WRF模式及模式模拟的资料,开展了利用SVD-En3DVar(基于集合和SVD技术的三维变分同化方法)方法同化雷达径向速度资料的试验。由于雷达观测经常出现大面积空缺,同化时引入了一种局地化方法避免远距离虚假相关的影响。试验着重研究了不同的初始扰动样本产生方法以及不同的样本积分时间对同化结果的影响。提出了一种为预报集合提供初始扰动场的新方法,这一方法将温度和比湿的伪随机扰动场当作观测增量,通过3DVar(three-di mensional variational technique)系统生成所有变量的初始扰动场。试验表明,用这种方法给出的初始扰动样本各个变量间有较好的协调性,积分后扰动不会快速衰减,可以减少模式调整的时间,达到缩短同化循环时间窗的目的。同化雷达径向风资料后对12小时内的温度,湿度和水平风的预报都有所改进,对降水的预报也有一定改进。 展开更多
关键词 多普勒雷达 集合 资料同化 3dvar SVD
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利用WRF-3DVAR同化常规观测资料对近地层风速预报的改进试验 被引量:28
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作者 张飞民 王澄海 《高原气象》 CSCD 北大核心 2014年第3期675-685,共11页
利用WRF 3DVAR同化系统和Evenson提出的方法在分析时刻添加扰动形成扰动型初始场,并在此基础上同化常规观测资料(包括固定站点的探空观测和常规地面观测),通过比较WRF3DVAR系统对整层大气的初始(分析)场及预报场的改进,检验了同化常规... 利用WRF 3DVAR同化系统和Evenson提出的方法在分析时刻添加扰动形成扰动型初始场,并在此基础上同化常规观测资料(包括固定站点的探空观测和常规地面观测),通过比较WRF3DVAR系统对整层大气的初始(分析)场及预报场的改进,检验了同化常规观测资料后WRF模式对研究区域内近地层风速的预报效果。结果表明,同化常规观测资料对初始场有改进,且对低层大气风场和温度场的改进较FNL资料明显;GFS同化常规观测资料后生成的初始场和FNL资料提供的初始场对风速和温度的预报在不同气压层存在不同的预报时效,低层(1000 hPa)风速和温度预报在前36 h改善明显,而在较高的500 hPa和200 hPa上风速预报在前36 h改进明显,温度预报则只在前12 h得到了改善;无论是采用FNL资料还是同化常规观测资料作为初始场,对近地层风速预报均在前36 h有改进,表明对于近地面风速这种短时间内变化较大的变量,同化与之时间和空间上较为接近的资料可能改善其预报效果。 展开更多
关键词 近地层风速 WRF 3dvar 常规观测资料
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SVD-En3DVar方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅱ.实际资料试验 被引量:4
7
作者 徐道生 邵爱梅 邱崇践 《大气科学》 CSCD 北大核心 2011年第5期818-832,共15页
文章的第I部分(徐道生等,2011)将基于SVD(singular value decomposition)技术和预报集合的三维变分同化方法(SVD-En3DVar)用于同化模拟的雷达速度观测资料,试验表明,通过3DVar(threedi mensional variational technique)方法产... 文章的第I部分(徐道生等,2011)将基于SVD(singular value decomposition)技术和预报集合的三维变分同化方法(SVD-En3DVar)用于同化模拟的雷达速度观测资料,试验表明,通过3DVar(threedi mensional variational technique)方法产生预报集合的初始扰动场,可以缩短SVD-En3DVar中预报样本的积分时间,同化对改进暴雨的短期预报有一定好处。本文进一步将这一方法用于同化实际观测资料。选择2008年6月华南地区和2003年7月江淮地区的两个暴雨个例进行同化试验,并将其与WRF-3DVar(3DVar based onthe weather researchforecasting model)的同化结果进行比较。结果表明,同化雷达径向风资料以后,在模式初始场中包含了更多的中小尺度信息。对于使用了13部雷达资料的第一个个例,经SVD-En3DVar同化以后对18小时内每6小时一次的累计降水预报都有所改进,而WRF-3DVar的同化效果则不明显。对于只同化1部雷达观测资料的第二个个例,WRF-3DVar和SVD-En3DVar方法同化以后对前6小时的降水预报都有所改进,但对于第6~18小时的降水预报,两种方法都没有改进。 展开更多
关键词 DOPPLER雷达 集合同化 3dvar SVD
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自动站资料在WRF 3DVAR中的同化敏感性试验 被引量:8
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作者 张利红 陶士伟 何光碧 《高原山地气象研究》 2011年第4期29-35,共7页
为了了解国家级地面自动观测站不同观测要素对数值预报作用,利用WRF三维变分同化系统对自动站资料的不同观测要素开展同化&预报试验。两个月的数值预报检验结果表明:1)只同化自动站温度观测对位势高度、温度和相对湿度场预报的影响... 为了了解国家级地面自动观测站不同观测要素对数值预报作用,利用WRF三维变分同化系统对自动站资料的不同观测要素开展同化&预报试验。两个月的数值预报检验结果表明:1)只同化自动站温度观测对位势高度、温度和相对湿度场预报的影响作用最大,且主要为负作用,而同化气压或风向风速观测对上述要素预报影响作用比同化温度小,但会改善位势高度预报和部分温度预报,对相对湿度预报改善作用不明显;2)对于降水预报,同化风向风速方案的评分结果最差,同化温度的方案次之,同化气压的方案可以改善24h降水预报结果。由此看出用WRF 3DVAR同化地面观测资料时,气压观测十分重要,同时也说明要想用好地面观测资料,让其为数值预报提高发挥最大作用仍需开展很多研究工作。 展开更多
关键词 国家级地面自动观测站 WRF 3dvar 模式预报 TS评分
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GRAPES Hybrid-3DVar对台风苏迪罗的数值试验 被引量:2
9
作者 庄照荣 李兴良 +1 位作者 陈静 孙健 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第5期1076-1092,共17页
为了把反映天气形势变化的背景误差协方差引入到变分分析系统中来提高分析质量,本文在GRAPES区域三维变分框架的基础上通过扩展控制变量方法实现动态与静态背景误差协方差耦合,建立混合三维变分分析系统(GRAPES Hybrid-3DVar)。通过控... 为了把反映天气形势变化的背景误差协方差引入到变分分析系统中来提高分析质量,本文在GRAPES区域三维变分框架的基础上通过扩展控制变量方法实现动态与静态背景误差协方差耦合,建立混合三维变分分析系统(GRAPES Hybrid-3DVar)。通过控制变量扰动产生的集合样本进行单点观测分析试验验证Hybrid-3DVar及其局地化方案的合理性,并针对台风苏迪罗进行实际观测资料同化和数值预报试验,结果表明:用集合样本描述的背景误差协方差是随着天气流型变化的,动力场和质量场的离散度在台风中心处最大,因而混合同化的分析增量包含更多细微结构和中小尺度信息;其分析和24 h内预报要素质量优于3DVar,24 h内降水强度和落区预报也更准确,混合同化分析改善了3DVar分析的降水空报问题;同时混合同化分析的24 h内台风路径预报也最接近实况,台风强度预报在48 h之内都比3DVar更接近观测。 展开更多
关键词 Hybrid-3dvar 3dvar GRAPES 局地化 台风苏迪罗
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SVD-En3DVar同化方法在一次飑线过程中的应用 被引量:3
10
作者 王越亚 邵爱梅 《高原气象》 CSCD 北大核心 2016年第3期755-766,共12页
基于集合和奇异值分解的三维变分同化方法(SVD-En3DVar)对2009年6月14日江苏地区的一次飑线过程进行多普勒雷达资料同化预报数值试验,以检验该方法在这类尺度较小的强对流天气过程中的同化应用效果。同时,还讨论了SVD-En3DVar的分块局... 基于集合和奇异值分解的三维变分同化方法(SVD-En3DVar)对2009年6月14日江苏地区的一次飑线过程进行多普勒雷达资料同化预报数值试验,以检验该方法在这类尺度较小的强对流天气过程中的同化应用效果。同时,还讨论了SVD-En3DVar的分块局地化方案中水平半径对此次飑线过程同化效果的敏感性,并应用WRF 3DVar进行了平行对比试验。数值试验结果表明,应用SVD-En3DVar方法同化多普勒雷达资料后能够有效调整风场、比湿和位温等状态变量,同化预报结果对分块局地化方案中水平半径参数较为敏感,水平分块半径为50 km时对组合反射率的预报效果最好。SVD-En3DVar和WRF 3DVar两种同化方法同化雷达资料后都能够提高雷达组合回波的预报水平,但SVD-En3DVar方法的效果明显优于WRF 3DVar同化系统,对回波带位置及其向东南方向发展趋势的预报和观测回波较为一致。 展开更多
关键词 资料同化 集合降维同化方法 WRF模式 三维变分 飑线
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Effect of Length Scale Tuning of Background Error in WRF-3DVAR System on Assimilation of High-Resolution Surface Data for Heavy Rainfall Simulation 被引量:5
11
作者 Ji-Hyun HA Dong-Kyou LEE 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2012年第6期1142-1158,共17页
We investigated the impact of tuning the length scale of the background error covariance in the Weather Research and Forecasting (WRF) three-dimensional variational assimilation (3DVAR) system. In particular, we s... We investigated the impact of tuning the length scale of the background error covariance in the Weather Research and Forecasting (WRF) three-dimensional variational assimilation (3DVAR) system. In particular, we studied the effect of this parameter on the assimilation of high-resolution surface data for heavy rainfall forecasts associated with mesoscale convective systems over the Korean Peninsula. In the assimilation of high-resolution surface data, the National Meteorological Center method tended to exaggerate the length scale that determined the shape and extent to which observed information spreads out. In this study, we used the difference between observation and background data to tune the length scale in the assimilation of high-resolution surface data. The resulting assimilation clearly showed that the analysis with the tuned length scale was able to reproduce the small-scale features of the ideal field effectively. We also investigated the effect of a double-iteration method with two different length scales, representing large and small-length scales in the WRF-3DVAR. This method reflected the large and small-scale features of observed information in the model fields. The quantitative accuracy of the precipitation forecast using this double iteration with two different length scales for heavy rainfall was high; results were in good agreement with observations in terms of the maximum rainfall amount and equitable threat scores. The improved forecast in the experiment resulted from the development of well-identified mesoscale convective systems by intensified low-level winds and their consequent convergence near the rainfall area. 展开更多
关键词 WRF 3dvar tuning surface data heavy rainfall
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NUMERICAL EXPERIMENTS ON MULTI-LEVEL STATISTICAL ESTIMATION OF DYNAMIC BALANCE CONSTRAINTS IN GRAPES-3DVAR 被引量:3
12
作者 王瑞春 龚建东 +1 位作者 张林 薛谌彬 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2015年第4期417-427,共11页
This paper further explores the estimating and expressing of dynamic balance constraints using statistical methods in GRAPES-3DVAR(Version GM). Unlike the single-level scheme which only considers the coupling between ... This paper further explores the estimating and expressing of dynamic balance constraints using statistical methods in GRAPES-3DVAR(Version GM). Unlike the single-level scheme which only considers the coupling between mass and wind at one level, the multi-level scheme considers the coupling between their vertical profiles and calculates the balanced mass field at each layer using the rotational wind at all model levels. A reformed ridge regression method is used in the new scheme to avoid the multicollinearity problem and reduce the noises caused by unbalanced mesoscale disturbances. The results of numerical experiments show that the new scheme can get more reasonable vertical mass field, reduce the magnitude of the adjustment by the initialization, and improve the potential temperature analysis performance. Furthermore, the results of forecast verification in January(winter) and July(summer) both confirm that the new scheme can significantly improve the temperature forecast accuracy and bring slight positive effects to the pressure and wind forecast. 展开更多
关键词 气象学 热带气象 大气科学 理论 方法
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A PRELIMINARY STUDY ON THE 3DVAR ASSIMILATION OF THE AMSU-A DATA IN SPACE-TIME MULTISCALE ANALYSIS SYSTEM 被引量:3
13
作者 刘瑞霞 谢元富 刘杰 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2017年第3期314-322,共9页
Assimilating satellite radiances into Numerical Weather Prediction(NWP) models has become an important approach to increase the accuracy of numerical weather forecasting. In this study, the assimilation technique sche... Assimilating satellite radiances into Numerical Weather Prediction(NWP) models has become an important approach to increase the accuracy of numerical weather forecasting. In this study, the assimilation technique scheme was employed in NOAA's STMAS(Space-Time Multiscale Analysis System) to assimilate AMSU-A radiances data.Channel selection sensitivity experiments were conducted on assimilated satellite data in the first place. Then, real case analysis of AMSU-A data assimilation was performed. The analysis results showed that, following assimilating of AMSU-A channels 5-11 in STMAS, the objective function quickly converged, and the channel vertical response was consistent with the AMSU-A weighting function distribution, which suggests that the channels can be used in the assimilation of satellite data in STMAS. With the case of the Typhoon Morakot in Taiwan Island in August 2009 as an example, experiments on assimilated and unassimilated AMSU-A radiances data were designed to analyze the impact of the assimilation of satellite data on STMAS. The results demonstrated that assimilation of AMSU-A data provided more accurate prediction of the precipitation region and intensity, and especially, it improved the 0-6h precipitation forecast significantly. 展开更多
关键词 MULTIGRID 3dvar space-time multiscale analysis system numerical experiments
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Improved Land Use and Leaf Area Index Enhances WRF-3DVAR Satellite Radiance Assimilation: A Case Study Focusing on Rainfall Simulation in the Shule River Basin during July 2013 被引量:2
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作者 Junhua YANG Zhenming JI +4 位作者 Deliang CHEN Shichang KANG Congshen FU Keqin DUAN Miaogen SHEN 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2018年第6期628-644,共17页
The application of satellite radiance assimilation can improve the simulation of precipitation by numerical weather prediction models. However, substantial quantities of satellite data, especially those derived from l... The application of satellite radiance assimilation can improve the simulation of precipitation by numerical weather prediction models. However, substantial quantities of satellite data, especially those derived from low-level(surface-sensitive)channels, are rejected for use because of the difficulty in realistically modeling land surface emissivity and energy budgets.Here, we used an improved land use and leaf area index(LAI) dataset in the WRF-3 DVAR assimilation system to explore the benefit of using improved quality of land surface information to improve rainfall simulation for the Shule River Basin in the northeastern Tibetan Plateau as a case study. The results for July 2013 show that, for low-level channels(e.g., channel 3),the underestimation of brightness temperature in the original simulation was largely removed by more realistic land surface information. In addition, more satellite data could be utilized in the assimilation because the realistic land use and LAI data allowed more satellite radiance data to pass the deviation test and get used by the assimilation, which resulted in improved initial driving fields and better simulation in terms of temperature, relative humidity, vertical convection, and cumulative precipitation. 展开更多
关键词 WRF-3dvar land use leaf area index radiance assimilation rainfall simulation
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Altimetric Data Assimilation by EnOI and 3DVAR in a Tropical Pacific Model:Impact on the Simulation of Variability 被引量:1
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作者 符伟伟 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2012年第4期823-837,共15页
When altimetric data is assimilated, 3DVAR and Ensemble Optimal Interpolation (EnOI) have different ways of projecting the surface information downward. In 3DVAR, it is achieved by minimizing a cost function relatin... When altimetric data is assimilated, 3DVAR and Ensemble Optimal Interpolation (EnOI) have different ways of projecting the surface information downward. In 3DVAR, it is achieved by minimizing a cost function relating the temperature, salinity, and sea level. In EnOI, however, the surface information is propagated to other variables via a stationary ensemble. In this study, the differences between the two methods were compared and their impacts on the simulated variability were evaluated in a tropical Pacific model. Sea level anomalies (SLA) from the TOPEX/Poseidon were assimilated using both methods on data from 1997 to 2001 in a coarse resolution model. Results show that the standard deviation of sea level was improved by both methods, but the EnOI was more effective in the central/eastern Pacific. Meanwhile, the SLA evolution was better reproduced with EnOI than with 3DVAR. Correlations of temperature with the reanalysis data increased with EnOI by 0.1 0.2 above 200 m. In the eastern Pacific below 200 m, the correlations also increased by 0.2. However, the correlations decreased with 3DVAR in many areas. Correlations with the independent TAO profiles were also compared at two locations. While the correlations increased by up to 0.2 at some depths with EnOI, 3DVAR generally reduced the correlations by 0.1 0.3. Though both methods were able to reduce the model-data difference in climatological sense, 3DVAR appears to have degraded the simulated variability, especially during E1 Nifio-Southern Oscillation events. For salinity, similar results were found from the correlations. This tendency should be considered in future SLA assimilations, though the comparisons may vary among different model implementations. 展开更多
关键词 EnOI 3dvar SLA assimilation Tropical Pacific VARIABILITY
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Analyses and Forecasts of a Tornadic Supercell Outbreak Using a 3DVAR System Ensemble
16
作者 Zhaorong ZHUANG Nusrat YUSSOUF Jidong GAO 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2016年第5期544-558,共15页
As part of NOAA's "Warn-On-Forecast" initiative, a convective-scale data assimilation and prediction system was developed using the WRF-ARW model and ARPS 3DVAR data assimilation technique. The system was then eval... As part of NOAA's "Warn-On-Forecast" initiative, a convective-scale data assimilation and prediction system was developed using the WRF-ARW model and ARPS 3DVAR data assimilation technique. The system was then evaluated using retrospective short-range ensemble analyses and probabilistic forecasts of the tornadic supercell outbreak event that occurred on 24 May 2011 in Oklahoma, USA. A 36-member multi-physics ensemble system provided the initial and boundary conditions for a 3-km convective-scale ensemble system. Radial velocity and reflectivity observations from four WSR-88 Ds were assimilated into the ensemble using the ARPS 3DVAR technique. Five data assimilation and forecast experiments were conducted to evaluate the sensitivity of the system to data assimilation frequencies, in-cloud temperature adjustment schemes, and fixed- and mixed-microphysics ensembles. The results indicated that the experiment with 5-min assimilation frequency quickly built up the storm and produced a more accurate analysis compared with the 10-min assimilation frequency experiment. The predicted vertical vorticity from the moist-adiabatic in-cloud temperature adjustment scheme was larger in magnitude than that from the latent heat scheme. Cycled data assimilation yielded good forecasts, where the ensemble probability of high vertical vorticity matched reasonably well with the observed tornado damage path. Overall, the results of the study suggest that the 3DVAR analysis and forecast system can provide reasonable forecasts of tornadic supercell storms. 展开更多
关键词 ensemble 3dvar analysis radar data assimilation probabilistic forecast supercell storm
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往返平飘式探空在CMA-MESO三维变分中的同化及对模式预报的影响
17
作者 王金成 王丹 +2 位作者 王瑞文 谭娟 容娜 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第2期159-169,共11页
往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘... 往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘式探空在区域高分辨率模式中的同化,分析其对预报的影响,初步提出了“选取模式层最接近观测”的垂直稀疏化方法来预处理资料,深入分析了稀疏化对同化效果的影响,论证了资料垂直稀疏化对于同化应用的必要性;在此基础上,开展了为期1个月的批量同化影响试验,着重分析了往返平飘式探空在长江中下游区域的组网观测对CMA-MESO模式预报技巧的影响。稀疏化敏感性试验结果表明,同化不稀疏化的往返平飘式探空相比同化传统业务探空,分析和预报误差显著增加,降水预报评分也显著降低,相反,“选取最接近模式层”数据的垂直稀疏化方案能提高模式的分析和预报技巧,表明往返平飘式探空同化前必须进行垂直稀疏化。批量同化试验结果表明,在冷启动时刻(00时和12时,为常规探空释放时刻),同化往返平飘式探空(上升段)相对同化传统业务探空,分析误差和预报误差变化较小。但在暖启动时刻(03、06、09、15、18、21时,无常规探空释放时刻),增加往返平飘式探空下降段数据,相比控制试验,分析场精度提高了约0.4%。此外,0~12 h累计降水预报的ETS评分变化较小,但12~24 h累计降水预报在0.1、1.0、5.0、10.0、25.0 mm量级降水ETS评分提高了约0.5%,在50.0 mm量级的降水ETS评分提高了约2.3%。总体而言,同化往返平飘式探空对于区域高分辨率快速同化循环预报系统在暖启动时刻的降水预报技巧有正贡献。 展开更多
关键词 往返平飘式探空 CMA-MESO 垂直稀疏化 三维变分 资料同化
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同化ECMWF短时预报场对区域中尺度模式预报的影响研究
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作者 何邓新 赖安伟 +6 位作者 张文 康兆萍 王俊超 王珊珊 郭英莲 马鹤翟 王志斌 《暴雨灾害》 2024年第3期288-298,共11页
全球数值天气预报模式的预报场常作为背景场驱动区域中尺度天气模式业务系统,其数据质量对区域模式的预报结果具有重要的影响。华中区域中尺度业务模式使用美国环境预报中心的全球预报场(NCEP GFS)作为背景场,其预报精度有待提高。为提... 全球数值天气预报模式的预报场常作为背景场驱动区域中尺度天气模式业务系统,其数据质量对区域模式的预报结果具有重要的影响。华中区域中尺度业务模式使用美国环境预报中心的全球预报场(NCEP GFS)作为背景场,其预报精度有待提高。为提高模式的短期预报能力,提出一种利用三维变分方法同化高质量欧洲中期天气预报中心(ECMWF)细网格预报场改善模式初始场的方法,将NCEP GFS预报场作为背景场,同化ECMWF三维格点预报要素,开展个例和批量同化试验。首先,利用探空观测对NCEP GFS和ECMWF的12 h预报产品进行误差特征统计,ECMWF 12 h细网格预报的温度、水平风场、相对湿度的均方根误差都小于NCEP GFS预报场,因此对其进行同化是可行的。然后,对2021年8月11—13日的强降水个例进行不同分辨率的ECMWF预报场同化敏感性试验。最后,基于不同敏感性试验的结果,选择1°×1°的ECMWF预报场对2021年8月进行批量同化试验。结果如下:(1)2021年8月11—13日的强降水个例同化预报试验表明,要素场预报误差得到了较为显著的改善,尤其是在模式低层;对12~36 h、36~60 h、60~84 h累积降水的TS评分具有一定的改善能力,尤其是暴雨量级。(2)不同分辨率的ECMWF预报场同化敏感性试验表明ECMWF预报场1°×1°的预报效果要优于0.5°×0.5°和0.25°×0.25°。(3)2021年8月的批量试验结果显示,同化ECMWF 12 h 1°×1°预报要素后,12 h、36 h和60 h预报的温度、湿度和风场在垂直方向上比控制试验均方根误差有所降低,降水TS评分提高明显,特别是50 mm暴雨降水TS评分,提升了13.33%,可有效改善华中区域数值天气预报系统对强降水的预报能力。 展开更多
关键词 ECMWF 三维变分同化 强降水 华中区域中尺度模式
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FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验 被引量:27
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作者 杨引明 杜明斌 张洁 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期23-30,共8页
我国新一代极轨气象卫星FY-3A于2008年5月26日发射成功,携带的微波垂直探测仪与NOAA系列卫星的ATOVS性能相似。为研究微波垂直探测仪资料在台风数值预报中的作用,实现我国FY-3A卫星的微波探测资料的直接同化,达到改进台风预报的目的,利... 我国新一代极轨气象卫星FY-3A于2008年5月26日发射成功,携带的微波垂直探测仪与NOAA系列卫星的ATOVS性能相似。为研究微波垂直探测仪资料在台风数值预报中的作用,实现我国FY-3A卫星的微波探测资料的直接同化,达到改进台风预报的目的,利用FY-3A微波探测资料,以WRF-3DVar系统为基础,针对2009年第8号台风"莫拉克"路径和强度预报,开展数值预报直接同化技术研究。试验结果表明,直接同化FY-3A微波资料对数值模式初始场改进要优于仅仅同化常规观测资料,对缺乏观测资料的海洋上改进尤为明显,模式初始场更加合理地反映海上台风环流形势以及温湿条件,海上台风的模式初始位置也得到了校正;经过FY-3A微波资料三维变分直接同化后,区域中尺度模式对台风路径预报效果具有积极的改善作用。 展开更多
关键词 卫星资料同化 FY-3A微波探测 “莫拉克”台风 三维变分同化
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两种样本生成方法对DRP-4DVar同化方法性能影响的比较及分析 被引量:4
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作者 赵娟 王斌 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期41-51,共11页
降维投影四维变分同化方法(DRP-4DVar)利用历史预报的集合来统计背景误差协方差,并将分析变量投影到样本空间下求解代价函数,因而集合样本的质量对DRP-4DVar同化方法的性能有着重要影响。文中尝试使用三维变分(3DVar)控制变量的扰动方... 降维投影四维变分同化方法(DRP-4DVar)利用历史预报的集合来统计背景误差协方差,并将分析变量投影到样本空间下求解代价函数,因而集合样本的质量对DRP-4DVar同化方法的性能有着重要影响。文中尝试使用三维变分(3DVar)控制变量的扰动方法来产生集合样本,并与原来的历史预报扰动方法做比较。历史预报扰动样本具有随流型演变的特性,能够较好地描述大气模式的误差发展和模式变量之间的平衡约束关系。但是,由于历史样本之间的时间间隔较短,且样本数量有限,使得样本之间的离散度不够大,因而很难较全面地包含实际大气可能出现的状态。3DVar控制变量的扰动方法是基于3DVar系统中背景误差协方差的结构特征来生成初始扰动样本,因而能够构建比较合理的背景误差相关结构;且将扰动样本向前预报6或12h后能够使统计的背景误差协方差满足较好的协调性与动力和物理的平衡性。在计算代价方面,历史预报结果在业务预报中心能够直接获取,不需要额外的机时来生成样本,所以非常节省时间;而积分3DVar控制变量的扰动方法得到的初始样本比较费时,但是易于实现其并行计算。通过数值试验发现,用历史预报扰动方法生成样本时,模式变量的分析误差稍小于用三维变分控制变量的扰动方法的情况。但是,经过模式向前积分9h至12h后,利用三维变分控制变量的扰动方法生成样本能得到更优的预报结果,且对降水的模拟有明显的改善。因而,当用三维变分控制变量的扰动方法产生样本时,能够进一步改进DRP-4DVar同化方法的性能,尤其是提高数值预报的精度以及对强降水的模拟能力。 展开更多
关键词 扰动样本 历史预报扰动方法 控制变量的扰动方法
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