中尺度数值模式MM5的四维变分资料同化系统 被引量：13

1

作者 王栋梁 沈桐立 田洪军 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2002年第5期603-610,共8页

应用伴随方法求解以数值预报方程作为约束条件的四维变分资料同化方案 ,关键问题是如何构造伴随模式。以中尺度数值模式 MM5为例 ,讨论了如何用伴随码技术建立 MM5伴随模式 ,以及伴随模式系统中权重、尺度因子的选取 ;最后对 MM5伴随模... 应用伴随方法求解以数值预报方程作为约束条件的四维变分资料同化方案 ,关键问题是如何构造伴随模式。以中尺度数值模式 MM5为例 ,讨论了如何用伴随码技术建立 MM5伴随模式 ,以及伴随模式系统中权重、尺度因子的选取 ;最后对 MM5伴随模式系统进行了梯度检验 ,并利用实际资料进行四维变分资料同化试验。试验表明该系统有较强的同化能力 ,能够提高 MM5降水预报的准确性。 展开更多

关键词 中尺度数值模式 中尺度模式MM5 四维变分资料同化 伴随模式系统 伴随码 数值预报

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“98·7”特大暴雨降水资料的四维变分同化研究 被引量：9

2

作者 张昕 刘月巍 +1 位作者 王斌 季仲贞 《自然科学进展》 北大核心 2003年第12期1329-1333,共5页

1998年7月21日00UTC～22日00UTC,湖北省的武汉-黄石地区发生了特大暴雨,其中黄石市24 h降水量达276 mm.文中应用四维变分资料同化方法,研究了初值对这次暴雨过程数值模拟的影响.通过对6 h同化窗口内339个站点逐小时观测降水的变分同化,... 1998年7月21日00UTC～22日00UTC,湖北省的武汉-黄石地区发生了特大暴雨,其中黄石市24 h降水量达276 mm.文中应用四维变分资料同化方法,研究了初值对这次暴雨过程数值模拟的影响.通过对6 h同化窗口内339个站点逐小时观测降水的变分同化,MM5伴随模式得到了一个与模式相协调并且在热力和动力上都接近于自然强降水发生的初始场,使用该初始场模拟的武汉-黄石地区的24 h降水量超过了220 mm.在同化降水观测资料的同时加入了湿度观测资料后,在一定程度上约束了模式的水汽场,防止了同化窗口内模式初始场越过最佳逼近,从而使降水模拟的TS评分得到进一步提高. 展开更多

关键词 “98·7”武汉暴雨 降水资料 四维变分同化 湿度观测 辐散场 水汽场

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数值模式误差对降水四维变分资料同化及预报的影响 被引量：5

3

作者 王铁 段晚锁 郑琴 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2006年第5期605-615,共11页

利用一个无量纲的水汽发展方程,针对同化时间窗口内出现和不出现降水两种情况,分析了不同模式误差和初始误差对降水四维变分资料同化预报效果的影响。结果表明,应用四维变分资料同化方法进行降水预报前,应该充分考虑数值模式中的误差,... 利用一个无量纲的水汽发展方程,针对同化时间窗口内出现和不出现降水两种情况,分析了不同模式误差和初始误差对降水四维变分资料同化预报效果的影响。结果表明,应用四维变分资料同化方法进行降水预报前,应该充分考虑数值模式中的误差,才能得到比较满意的同化及预报结果。假定同化窗口内获得的比湿观测场是准确的,当不存在模式误差时,四维变分资料同化方法可以有效地消除初始场误差,找到比湿真实初始场;而存在模式误差时,四维变分资料同化后的模式初始场会偏离真实的比湿初始场,并且模式误差越大,偏离程度越严重。在一些模式误差情况下,由于模式误差在同化窗口及延伸预报时段的作用不同,进行四维变分资料同化处理后,尽管累积降水量的预报结果在同化时间窗口内优于同化前的预报,而在最终预报时刻反而差于同化前。 展开更多

关键词 累积降水 初始误差 模式误差 四维变分资料同化

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REM模式伴随系统的建立及其四维变分资料同化初步试验 被引量：4

4

作者 王铁 穆穆 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期955-967,共13页

Regional-Eta-Coordinate-Model(REM)中尺度模式对中国区域性降水显示出公认的较高预报能力,建立其四维变分资料同化系统是完善该模式,进一步提高其预报效果的重要工作。本研究编写了REM模式的切线性模式和伴随模式,介绍了建立REM模式... Regional-Eta-Coordinate-Model(REM)中尺度模式对中国区域性降水显示出公认的较高预报能力,建立其四维变分资料同化系统是完善该模式,进一步提高其预报效果的重要工作。本研究编写了REM模式的切线性模式和伴随模式,介绍了建立REM模式伴随系统的过程,并利用实际天气个例资料,分别对REM模式的切线性模式、伴随模式及定义的目标函数梯度进行了正确性检验,检验结果表明对REM模式的切线性模式及伴随模式编写是成功的。利用REM模式的伴随系统,对1998年06月08日00时到09日00时和2000年08月01日00时到02日00时两个实际天气个例进行了四维变分资料同化试验。从数值试验的结果分析可以看到,进行四维变分资料同化后,两个天气个例在预报结束时刻其预报结果对风场和湿度场的预报都有明显改善,对温度场和高度场的预报也有所改善。对于累积降水的预报,两个个例利用四维变分资料同化后得到的初始场进行的预报结果则有较大不同,在个例1中,变分同化后对降水中心的位置和降水强度的预报都有明显改善,预报结果更接近于观测场;个例2中,变分同化后对降水中心位置和强度的预报则没有改善,产生这种现象的原因可能是由于定义的目标函数中没有加进背景场项,也可能是由于采用的观测资料时次比较少,还需要进一步进行研究和试验。 展开更多

关键词 REM模式 伴随系统 四维变分资料同化

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四维变分资料同化在风暴潮模拟中的平流作用分析 被引量：1

5

作者 李毅能 彭世球 +1 位作者 舒业强 赖志娟 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期19-26,共8页

利用基于三维斜压非线性的普林斯顿海洋模型(POM)及其切向线性伴随模式的四维变分数据同化(4DVAR)系统对一个近岸风暴潮个例进行理想同化试验和模拟,着重分析了四维变分数据同化增水改善中的二维平流作用。试验结果表明,同化后的水位结... 利用基于三维斜压非线性的普林斯顿海洋模型(POM)及其切向线性伴随模式的四维变分数据同化(4DVAR)系统对一个近岸风暴潮个例进行理想同化试验和模拟,着重分析了四维变分数据同化增水改善中的二维平流作用。试验结果表明,同化后的水位结果明显优于同化前的结果,而且同化对预报的影响主要在前5h,尤其是积分到3—4h时同化和无同化的结果差异最大,在5h后同化的影响变得非常小。从平流作用中分析得知,无论是只同化水位还是同化水位和海表流速,同化的结果都增大了沿岸和向岸的平流。与无同化结果相比,同化试验的增水改善主要是来自向岸平流的增大,但只同化水位时由于水位增大使向岸压力梯度减小从而阻碍了向岸流的进一步增大;而同时同化水位和海表流速时,由于流速也被改善,故增水改善更明显和合理。 展开更多

关键词 风暴潮 四维变分 平流作用 资料同化

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集合四维变分资料同化研究进展 被引量：4

6

作者 刘柏年 皇群博 +3 位作者 张卫民 曹小群 赵军 赵延来 《气象科技进展》 2016年第5期14-23,共10页

背景误差协方差矩阵的精确定义是构建高水平资料同化系统的先决条件。传统四维变分资料同化(4D-Var)方法将观测资料处理转化成以动力模式为约束的泛函极小化问题,通过调整控制变量,使指定时间窗口内由控制变量得到的模式预报结果与实际... 背景误差协方差矩阵的精确定义是构建高水平资料同化系统的先决条件。传统四维变分资料同化(4D-Var)方法将观测资料处理转化成以动力模式为约束的泛函极小化问题,通过调整控制变量,使指定时间窗口内由控制变量得到的模式预报结果与实际观测资料之间的偏差达到最小。该方法在同化窗口内可以利用模式的切线性和伴随隐式地改变背景误差协方差,能够在某种程度上满足快速发展的天气过程。但是大部分业务中心的四维变分资料同化系统仍采用静态化的背景误差协方差矩阵模型来缓解背景误差协方差矩阵的维度问题,即矩阵维数远大于可用信息量。随着计算机科学的迅猛发展,维度问题可以进一步通过集合的方法缓解。集合四维变分资料同化就是基于这一目标通过构造多个能反映出背景误差协方差分布特征的样本集合来弥补可用信息量的不足。该方法目前已在ECMWF、Mete-France等业务中心实现业务化,为确定性四维变分资料同化系统提供流依赖背景误差协方差估计。简要介绍了集合四维变分资料同化方法的基本原理;其次以ECMWF为例,概述了四维变分资料同化系统的业务现状,重点阐述了系统在开发过程中需要解决的扰动、滤波、校正等一些关键技术;最后探讨集合四维变分资料同化系统目前存在的问题和未来可能的研究方向。 展开更多

关键词 背景误差协方差矩阵 集合四维变分资料同化 扰动 流依赖

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包含“开关”变量的MM5四维变分资料同化系统 被引量：4

7

作者 王栋梁 沈桐立 《气象科学》 CSCD 北大核心 2003年第4期426-434,共9页

数值模式中的湿物理过程对于模拟各种尺度的天气现象非常重要 ,但它会使得模式方程的状态变量不连续 ,这种不连续在模式程序中表现为“开关”变量。本文对包括Kuo降水参数化方案的非静力中尺度数值模式MM 5的四维变分资料同化系统进行研... 数值模式中的湿物理过程对于模拟各种尺度的天气现象非常重要 ,但它会使得模式方程的状态变量不连续 ,这种不连续在模式程序中表现为“开关”变量。本文对包括Kuo降水参数化方案的非静力中尺度数值模式MM 5的四维变分资料同化系统进行研究 ,利用对实际降水的模拟 ,比较详细地讨论了有关的“开关”变量以及切向线性化和伴随问题。结果表明 :对于一个离散的数值模式 ,保持“开关”变量与基态一致 ,用伴随码方法构造的伴随模式计算的梯度值能够为最小化过程提供较好的下降方向 ;Kuo方案中对流每隔一个积分步的交替发生并不影响目标函数最小化的收敛速度 ;“开关”变量的存在也不影响将风、温度、气压和比湿结合起来同化对MM 展开更多

关键词 非静力中尺度数值模式MM5 四维变分资料同化系统“开关”变量

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基于扰动模式的四维变分资料同化系统框架的设计完善和数值试验

8

作者 冯业荣 薛纪善 +1 位作者 李梦婕 戴光丰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期902-920,共19页

为了建立一个应用于区域数值预报的四维变分资料同化(4DVar)系统,在近期开发的扰动预报模式GRAPES_PF基础上,开发完善增量四维变分同化系统框架。该框架中暂不包含物理过程(长短波辐射、边界层过程、对流参数化和云微物理等)。对比业务... 为了建立一个应用于区域数值预报的四维变分资料同化(4DVar)系统,在近期开发的扰动预报模式GRAPES_PF基础上,开发完善增量四维变分同化系统框架。该框架中暂不包含物理过程(长短波辐射、边界层过程、对流参数化和云微物理等)。对比业务使用的GRAPES 3DVar系统,增加了温度控制变量。将无量纲Exner气压与流函数的线性风压平衡方程直接在地形追随垂直坐标面上求解,且通过广义共轭余差法(GCR)求解扰动亥姆霍兹(Helmholtz)伴随方程。利用人造“探空”资料对2015年10月台风“彩虹”进行了理想数值试验。试验结果表明,所开发的扰动四维变分同化框架得到了预期的结果,即同化更多资料并反复受到模式约束的四维变分同化系统能有效改善初值质量,进而改善区域数值预报。建立的区域四维变分同化框架合理可行,为进一步发展包含完整物理过程的区域四维变分同化系统奠定了研究基础。 展开更多

关键词 四维变分资料同化(4dvar) 扰动预报模式 GRAPES 区域模式

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四维变分资料同化 被引量：2

9

作者 杜川利 《陕西气象》 2003年第3期1-6,共6页

用Lorenz模式作变分同化数值试验,通过对一个简单系统的讨论,对四维变分同化方法进行较深入分析。利用Lorenz模式的数值试验,检验切线模式及伴随模式,并对目标函数及其梯度进行了检验。

关键词 四维变分资料同化 Lorenz模式 数值试验 切线模式 伴随模式 目标函数 观测资料 天气资料

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臭氧观测的全球四维变分资料同化技术

10

作者 曹小群 宋君强 +2 位作者 赵军 冷洪泽 马烁 《地球科学前沿（汉斯）》 2017年第6期856-866,共11页

针对平流层大气观测资料稀少的问题,提出利用同化卫星臭氧观测改进全球数值天气预报效果的方法。将复杂的臭氧资料同化问题转换为一个以大气运动控制方程为约束条件的大规模最优化问题,并实现了SCIAMACHY卫星臭氧观测的全球四维变分资... 针对平流层大气观测资料稀少的问题,提出利用同化卫星臭氧观测改进全球数值天气预报效果的方法。将复杂的臭氧资料同化问题转换为一个以大气运动控制方程为约束条件的大规模最优化问题,并实现了SCIAMACHY卫星臭氧观测的全球四维变分资料同化。试验结果表明:由于卫星臭氧观测资料同化的引入,一定程度上提高了地面报和探空报的同化利用率,总气柱臭氧含量预报场的分布具有明显变化,对南北半球形势场预报技巧评分具有一定幅度的提高。 展开更多

关键词 数值天气预报 四维变分资料同化 卫星臭氧观测 SCIAMACHY 伴随模式

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关于气象资料四维变分同化的一类大规模非线性统计模型 被引量：2

11

作者 王桂芝 陈纪波 吴诚鸥 《辽宁师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2002年第3期233-236,共4页

把气象中的变分同化问题作为一类大规模非线性统计模型而提出 ,从数学上解释、证明了气象学使用此模型的数学原理 ,并用随机模拟加以验证 .

关键词 气象资料 四维变分同化 大规模非线性统计模型 参数估计 气象预报 数学模型

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GCOM-W AMSR2资料在CMA_GFS四维变分中的同化应用 被引量：1

12

作者 肖弘毅 韩威 白一泓 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期777-790,共14页

卫星微波仪器的辐射率资料,由于兼具卫星观测的全天空优势和微波观测的全天候特性,成为数值天气预报系统同化的日益重要的角色。微波成像仪作为被动微波辐射计的重要一类,其在数值预报中的应用潜力亟待进一步的检验和更充分的挖掘。针... 卫星微波仪器的辐射率资料,由于兼具卫星观测的全天空优势和微波观测的全天候特性,成为数值天气预报系统同化的日益重要的角色。微波成像仪作为被动微波辐射计的重要一类,其在数值预报中的应用潜力亟待进一步的检验和更充分的挖掘。针对全球水循环变化观测卫星GCOM-W上搭载的第2代先进微波扫描辐射计AMSR2的10个通道,建立了半径200 km的稀疏化方案;研发了包含9项检验的质量控制方案,对于污染低频通道观测的太阳耀光现象和无线电信号干扰等因素进行屏蔽;设计基于经典预报因子的偏差订正方案,对仪器系统偏差进行有效的校正;采用基于变分同化后验估计的观测误差统计,克服了观测误差难以准确估计的问题。通过以上方法,GCOM-W AMSR2共有10个通道辐射率资料在中国自主研发的全球/区域同化预报系统(CMA_GFS,原名为GRAPES_GFS)3.0版的四维变分同化系统(4DVar)中实现了直接同化应用。1个月的批量试验证明,同化GCOM-W AMSR2后,CMA_GFS湿度分析场得到了一定的改进,各量级定量降水中期预报评分有所提高,同时,GCOM-W AMSR2辐射率直接同化对CMA_GFS南半球和赤道地区预报有明显正贡献。研究证实AMSR2能够很好地弥补常规观测资料稀疏区的资料匮乏,发挥水汽敏感特性,改进湿度分析和降水预报的技巧。 展开更多

关键词 GCOM-W AMSR2 CMA_GFS 四维变分同化 卫星资料同化

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面向四维变分资料同化的NSAS积云深对流参数化方案的简化及线性化研究 被引量：3

13

作者 龚建东 刘永柱 张林 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期595-616,共22页

GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对... GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对流对环境的反馈主要通过补偿下沉来实现,研究突出补偿下沉作用,忽略降水蒸发、动量反馈等贡献,形成简化方案。采用输入温、湿度廓线加入不同幅度小扰动方法,评估参数化方案计算的温度、比湿时间倾向对输入扰动的敏感性,检验非线性与非连续特征。提出避免或减缓非连续"开关"的方法,在简化方案的基础上发展了简化光滑方案。简化光滑方案与原始积云深对流方案相比,在对流触发上一致,在对流的位温与比湿倾向、降水的时序模拟等方面相似,而在减缓非线性、避免非连续性方面显著优于原始方案。基于简化光滑方案发展的线性化方案表明,对小于2倍分析增量幅度的扰动,线性化方案可以较好地模拟非线性方案的扰动发展。发展的简化光滑方案具有合理性和实用性。 展开更多

关键词 NSAS积云深对流参数化 雅可比矩阵评估 简化与线性化 GRAPES全球四维变分资料同化

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四维变分资料同化中非平衡项方差的流依赖估计

14

作者 侯士成 刘柏年 曹小群 《地球科学前沿（汉斯）》 2020年第7期637-647,共11页

优化和改进变分资料同化系统中的背景误差协方差模型,使之能够正确反映随流型演变的不确定性信息,是提高中期数值预报精度的重要技术手段。集合四维变分资料同化的一大关键是如何根据自身的背景误差协方差模型提取和应用流依赖背景信息... 优化和改进变分资料同化系统中的背景误差协方差模型,使之能够正确反映随流型演变的不确定性信息,是提高中期数值预报精度的重要技术手段。集合四维变分资料同化的一大关键是如何根据自身的背景误差协方差模型提取和应用流依赖背景信息。为了提高变分资料同化解算的效率,通过将某些变量划分为平衡部分和非平衡部分,平衡部分依据平衡约束关系与一个特定的变量相联系,剩余的非平衡部分在各变量间互不相关。随着数值预报模式的不断优化,非平衡方差在总方差中的影响越来越重要。本文介绍了YH4DVAR的背景误差协方差模型和集合四维变分资料同化系统架构,重点分析了平衡算子。通过集合方法估计得到了散度、温度、地面气压的非平衡项流依赖方差。最后,为了减少有限样本噪声对方差估计的影响,对非平衡项方差进行了校正和滤波。 展开更多

关键词 资料同化 背景误差协方差 非平衡项方差 集合四维变分资料同化 流依赖 校正 滤波

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在四维变分同化中运用集合协方差的试验 被引量：7

15

作者 张蕾 邱崇践 张述文 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1124-1132,共9页

利用浅水方程模式和模式模拟资料进行数值试验比较3种不同的背景误差协方差矩阵处理方法对四维变分(4DVAR)资料同化的影响。3种背景误差协方差矩阵分别是:(1)对单一变量将背景误差协方差矩阵简化为对角矩阵;(2)将背景误差协方差矩阵的... 利用浅水方程模式和模式模拟资料进行数值试验比较3种不同的背景误差协方差矩阵处理方法对四维变分(4DVAR)资料同化的影响。3种背景误差协方差矩阵分别是:(1)对单一变量将背景误差协方差矩阵简化为对角矩阵;(2)将背景误差协方差矩阵的作用简化为高斯过滤;(3)由预报集合生成背景误差协方差矩阵并利用奇异值分解技术解决矩阵的求逆。通过一系列数值试验,比较不同观测密度、不同观测误差下3种背景误差协方差处理方法对4DVAR同化效果的影响。结果表明,背景误差协方差的结构对4DVAR有重大影响。当观测资料的空间密度不够高时,采用对角矩阵得不到满意的结果。高斯过滤方案可以明显改善同化结果,但是对背景误差特征长度比较敏感。第3种方法采用的背景误差协方差矩阵是流型依赖的,而且并不以显式的方式出现在目标函数中,避免了对它求逆的复杂运算。由于做了降维处理,在观测点的密度较低和观测误差较大时可望取得较好的同化结果,同化效果较为稳定。 展开更多

关键词 资料同化 背景误差协方差 四维变分 预报集合 奇异值分解

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使用混合样本的集合四维变分同化试验研究 被引量：5

16

作者 邵爱梅 邱晓滨 邱崇践 《高原气象》 CSCD 北大核心 2011年第3期583-593,共11页

基于集合和奇异值分解的四维变分同化方法(SVD-En4DVar)的同化效果对采用的预报样本容量有很强的依赖性,其中一个重要原因是在SVD-En4DVar中分析变量被表示为按照扰动预报集合提取的奇异向量作线性展开的形式,这种展开存在截断误差,过... 基于集合和奇异值分解的四维变分同化方法(SVD-En4DVar)的同化效果对采用的预报样本容量有很强的依赖性,其中一个重要原因是在SVD-En4DVar中分析变量被表示为按照扰动预报集合提取的奇异向量作线性展开的形式,这种展开存在截断误差,过少的样本数会造成过大的截断误差。为了在不增加计算量的情况下增加用于同化的样本,从而改善同化效果,本文提出了流依赖的预报样本与定常样本相混合的方法。定常样本有两种生成方法:第一种是按照给定的统计结构给出伪随机扰动场直接叠加到四维背景场上而完全不经过模式积分;第二种是在第一个同化循环时将伪随机扰动场叠加到初始背景场,然后在分析时间窗内积分模式得到扰动预报样本,最后将其中一部分保留不动作为后面同化循环的定常样本。利用浅水方程模式和80个变量的Lorenz-96模式及模拟资料进行数值试验,比较不同样本结构的同化效果。结果表明,在浅水方程模式的同化中,完全采用大容量的定常样本仍然可以得到较好的结果,但对Lorenz-96模式效果不好。采用混合样本后,这两类模式的同化都可以得到较好的结果,在相同的计算时间下,混合样本方法可以明显提高同化精度,其中第二种产生定常样本的方法要好于第一种。 展开更多

关键词 资料同化 四维变分 集合卡尔曼滤波 奇异值分解 混合样本

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多源卫星观测数据在全球四维变分同化系统中的应用 被引量：3

17

作者 曹小群 宋君强 +1 位作者 张卫民 皇群博 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2014年第S1期102-107,共6页

首先描述高分辨率全球四维变分资料同化系统的基本软件框架,并对多源卫星资料同化的关键技术作阐述;其次通过统计分析,说明新型卫星观测数据的引入不但能够增加同化系统中的信息量,而且能够提高其他类型观测数据的利用率;然后通过一个... 首先描述高分辨率全球四维变分资料同化系统的基本软件框架,并对多源卫星资料同化的关键技术作阐述;其次通过统计分析,说明新型卫星观测数据的引入不但能够增加同化系统中的信息量,而且能够提高其他类型观测数据的利用率;然后通过一个月的统计检验结果表明:无论是从距平相关还是均方根误差而言,在有效同化无线电掩星和卫星风资料后,高分辨率同化预报系统预报技巧的提高是十分明显的;最后,通过一个强降水个例的分析结果表明:基于新的初始场全球模式降水预报准确性较高,就强降水中心区域的预报而言,模式预报和观测实况较为一致,优于国外模式降水预报。 展开更多

关键词 卫星观测 四维变分资料同化 切线性/伴随方程 变分偏差订正 质量控制

原文传递

雷达观测对应模式变量非线性特征及对四维变分同化的影响 被引量：6

18

作者 陈耀登 陈海琴 +2 位作者 孙娟珍 ZHANG Ying WANG Hong-li 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期721-732,共12页

四维变分同化(4DVar)中切线性模式和伴随模式的时间积分长度即为同化时间窗的长度。为理解线性模式时间积分长度对4DVar的具体影响,在雷达观测对应变量非线性分析的基础上,进行了一系列不同时间窗(10 min、20 min和30 min)4DVar单点观... 四维变分同化(4DVar)中切线性模式和伴随模式的时间积分长度即为同化时间窗的长度。为理解线性模式时间积分长度对4DVar的具体影响,在雷达观测对应变量非线性分析的基础上,进行了一系列不同时间窗(10 min、20 min和30 min)4DVar单点观测试验和一次降雨的实际雷达同化和预报试验。从径向风同化来看:短时间窗(10 min)的风场增量更大、更局地;长时间窗(20 min、30 min)的风场增量则更具系统性特征,但会丢失一些小尺度信息,导致暴雨预报能力降低。从反射率同化来看:短时间窗对6 h内强降水预报有较明显的改善,较长时间窗甚至会降低降水预报效果。研究旨在为合理设置4DVar的同化时间窗提供参考,以有效利用高时空分辨率的雷达观测资料,又尽量减小线性化造成的误差,进而快速有效地同化雷达信息。 展开更多

关键词 四维变分 雷达资料同化 非线性 径向风 反射率

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变分四维同化方法中的不连续问题 被引量：3

19

作者 邱崇践 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 1997年第1期115-119,共5页

给出了变分四维同化方法中模式不连续时共轭公式的正确表述。

关键词 数值试验 气象资料 变分四维同化法 不连续问题

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四维集合变分同化方法在华南冬季暴雨模拟中的应用 被引量：3

20

作者 杨雨轩 张立凤 +2 位作者 张斌 张明阳 谢宾鹏 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期217-227,共11页

利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式和基于本征正交分解的四维集合变分同化方法(POD-4DEn Var),对2015年12月9日一次华南暴雨过程进行多普勒雷达资料同化试验,并与三维变分同化试验(WRF-3DVar)进行对比,讨论了POD-4DEn Var... 利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式和基于本征正交分解的四维集合变分同化方法(POD-4DEn Var),对2015年12月9日一次华南暴雨过程进行多普勒雷达资料同化试验,并与三维变分同化试验(WRF-3DVar)进行对比,讨论了POD-4DEn Var方法中局地化半径对模拟效果的敏感性。结果表明,比较不同化雷达资料的控制试验,WRF-3DVar和WRF-POD-4DEn Var试验的降水模拟结果得到明显改善,且WRF-POD-4DEn Var的降水强度更接近实况。两种同化方法通过改变不同的初始要素达到改进降水模拟效果的目的,3DVar方法通过调整初始风场,间接减弱暴雨发生的水汽条件,POD-4DEn Var方法则直接调整湿度场。在降水过程中,同化试验改变了冷空气活动和水汽通量辐合的模拟结果,从而改善降水的模拟效果。POD-4DEn Var方法对局地化半径比较敏感,随局地化半径增大,同化对风场和湿度场的影响范围扩大,当局地化半径取为200 km时,降水模拟的效果最好。 展开更多

关键词 四维集合变分 三维变分 雷达资料 同化 局地化半径

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