Nudging方法对宁蒙河段气温的模拟试验研究

气温预报的准确性是黄河流域凌汛预报的一个关键因素,黄河宁蒙河段防凌急需精细气温预报产品。利用基于WRF模式的Nudging同化方法,结合NCEP再分析资料和地面观测资料,对2018年12月宁蒙河段气温进行同化模拟试验。通过对比分析未进行同化、Grid Nudging和Spectral Nudging三种方案对气温场的模拟效果,以及宁蒙河段模拟气温与实况气温之间平均误差、均方根误差、相关系数方面的差异,发现同化试验对气温的模拟效果明显提升,并且两种Nudging试验的结果基本一致,为该地区建立凌汛期精细化气温预报提供技术支撑。

基于Nudging方法对全球海洋M_(2)和m_(1)分潮的同化研究

基于全球海洋模式OGCTM(Ocean General Circulation and Tide Model),利用19年(1992—2011年)的卫星高度计资料调和分析得到全球分潮调和常数回报逐时正压潮水位;采用Nudging(牛顿松弛逼近)方法进行潮汐同化,针对Nudging松弛项的差分方案以及松弛系数进行了数值试验研究。一系列试验结果表明,不论采用显式还是隐式Nudging松弛方案,模式结果的偏差会随着松弛系数的增加先减小后增大,松弛系数最优值为1×10^(-5);当松弛系数太大时,会造成模式的溢出。Nudging松弛项采用隐式差分方案可以显著提高松弛系数的阈值;松弛系数在适当的取值范围内时,加入Nudging松弛项的数值试验描述的潮汐特征要明显优于未加Nudging松弛项的数值试验描述的潮汐特征;在最优Nudging松弛方案下,Nudging松弛方法对全日分潮的振幅模拟准确度可提高50%,对半日分潮的振幅模拟准确度可提高56%。试验结果也表明了Nudging方法作为一种简单的同化方法的可行性和有效性。

NUDGING方法同化雷达反射率因子个例试验研究

利用ECMEF全球高分辨率模式资料,采用松弛逼近方法(Nudging)同化多普勒雷达反射率因子,通过在华南区域GRAPES3km模式中对海南岛降水过程个例进行数值模拟,分析不同Nudging方法对模式预报效果的影响。结果表明:(1)采用Nudging同化方法可使背景场和观测反演的资料相协调,缩短模式热启动时间,可增加开始时段的降水量;(2)同化雷达反射率因子能够提高海南岛0~6h逐时降水评分,模拟值更接近实况观测;(3)同化后,华南区域GRAPES3km模式能够捕捉到更多的中小尺度信息,可改善海南岛24h强降水的量级;(4)在初始场Nudging订正云水、雨水、水汽场等,其水凝物分布合理,降水预报效果最佳。

起沙方案及Nudging对中国西北沙尘模拟的影响

利用耦合了AFWA和Shao04起沙参数化方案的WRF-Chem模式结合Nudging方法,对2020年4月9~11日发生在我国西北地区的一次沙尘天气过程进行模拟,结合地面及卫星观测数据,对模式模拟沙尘的能力进行了初步验证,分析了不同起沙方案及其结合Nudging方法后对模式模拟结果的影响。结果表明,2种起沙方案均有能力再现此次沙尘天气过程,开启Nudging后2种方案模拟出的沙尘分布结果都有所改进。对于地面沙尘模拟,在沙尘源区不开Nudging的模式模拟结果更接近观测,在沙尘影响区开启Nudging后的模拟结果更优。整体而言,结合了Nudging方法的Shao04起沙方案对我国西北地区的沙尘过程具有更好的模拟能力。Nudging方法对模式模拟风场的能力改进较为明显,从而提高了模式对沙尘的模拟能力。

基于WRF的台风过程模拟研究

WRF(Weather Research and Forecast)模式作为新一代的中尺度气象模式,在预测和分析中尺度气象方面具有良好的适用性。台风过程作为极端恶劣的中尺度气象现象,往往会造成巨大的人身和财产的损失。本文利用WRF模式对2011年的某次台风过程进行了模拟,分析模拟区域的选择,Nudging方法对台风路径模拟的影响,并和实际结果进行对比。