基于历史预报的准集合—变分混合同化方法研究
发布时间：2021-02-16 16:12
为设计一种既快速便捷又具有各向异性和非均匀性背景场误差协方差的同化方法,利用历史预报样本中同一时刻不同时效的模式预报场差异,代替传统方法集合预报的误差,并将其与静态背景场误差协方差结合,提出了一种回避了集合预报带来巨大计算量的,基于历史预报的准集合-变分混合同化方法。利用该方法进行了一系列单点观测理想试验和降水及台风的循环同化和预报对比试验。主要结论为：（1）单点观测理想试验表明：本文提出的准集合-变分混合同化方法,在避免了集合预报带来的巨大计算量的同时,有效改善了气候态背景场误差协方差的各向同性和均质性问题,同时使得增量场具有了各向异性、非均质的特性,还建立了湿度变量与其它控制变量之间的相关关系,从而使得其它变量的观测信息能够直接影响到对水汽场的同化分析。（2）降水循环同化及预报试验表明：在基本与三维变分在类似的计算量情况下,准集合-变分混合同化方案由于具备各向异性和非均质的协方差信息,并且还建立了湿度场与其它控制变量的相关关系,使得同化得到的分析场的结构特征明显比三维变分更为合理,进而进一步改善了降水预报评分。（3）“凡亚比”台风的同化及预报试验表明：虽然不同权重系数、水平局地化尺...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 资料同化方法的发展
1.2.1 早期资料同化方法
1.2.2 变分同化方法
1.2.3 集合卡尔曼滤波法
1.2.4 集合-变分混合同化法
1.3 研究目的及论文框架
1.3.1 研究目的
1.3.2 论文框架
第二章 模式介绍及准集合-变分混合同化方法的提出
2.1 WRF模式介绍
2.2 WRFDA同化系统及其同化方法
2.2.1 三维变分同化方法
2.2.2 集合-变分混合同化
2.3 准集合-变分混合同化的提出
2.4 本章小结
第三章 准集合-变分混合同化对降雨同化及预报的影响
3.1 引言
3.2 个例及试验设置
3.2.1 降水个例介绍
3.2.2 试验设置
3.3 单点观测理想试验
3.3.1 湿度增量场结构
3.3.2 多变量的增量场
3.4 真实降水循环同化预报
3.4.1 FSS评分检验
3.4.2 降水分布检验
3.5 结果诊断对比
3.5.1 风场结构对比
3.5.2 可降水量结构对比
3.5.3 水汽通量及水汽通量散度结构对比
3.6 本章小结
第四章 准集合-变分混合同化对台风同化及预报的影响
4.1 引言
4.2 “凡亚比”台风和基本试验设计方案概况
4.3 单点观测理想试验
4.4 “凡亚比”台风同化及预报试验
4.4.1 路径结果对比
4.4.2 强度结果对比
4.4.3 海平面气压场和风场对比
4.5 本章小结
第五章 结语与讨论
5.1 论文主要创新点
5.2 论文主要结论
5.3 展望
参考文献
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2011年7月中旬江淮流域持续性强降水的环流特征分析[J]. 刘梅,俞剑蔚,韩桂荣,张鹏勃. 热带气象学报. 2014(01)
[2]2013年6月大气环流和天气分析[J]. 张峰,何立富. 气象. 2013(09)
[3]1011号台风“凡亚比”登陆过程数值模拟及诊断分析[J]. 刘海军,沈新勇,许娈,冉令坤,崔晓鹏. 气候与环境研究. 2013(05)
[4]同化技术:数值天气预报突破的关键——以欧洲中期天气预报中心同化技术演进为例[J]. 龚建东. 气象科技进展. 2013(03)
[5]集合—变分数据同化方法的发展与应用[J]. 熊春晖,张立凤,关吉平,陶恒锐,苏佳佳. 地球科学进展. 2013(06)
[6]中国区域小时降水量融合产品的质量评估[J]. 沈艳,潘旸,宇婧婧,赵平,周自江. 大气科学学报. 2013(01)
[7]ATOVS不同卫星资料在台风模拟中的同化试验研究[J]. 李兴武,董海萍,郭卫东,高太长. 热带气象学报. 2012(02)
[8]新一代中尺度预报模式（WRF）国内应用进展[J]. 王晓君,马浩. 地球科学进展. 2011(11)
[9]GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统Ⅱ:区域分析及集合预报[J]. 庄照荣,薛纪善,李兴良. 气象学报. 2011(05)
[10]GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统Ⅰ:系统设计及初步试验[J]. 庄照荣,薛纪善,李兴良. 气象学报. 2011(04)
硕士论文
[1]台风莫拉克的动力诊断分析与数值模拟[D]. 林青.南京信息工程大学 2011
[2]背景场误差的结构特征及其对三维变分同化影响的研究[D]. 庄照荣.中国气象科学研究院 2004
[3]中尺度数值模式同化系统的构造及试验（基于LASG—REM模式的研究）[D]. 陈东升.南京气象学院 2003
本文编号：3036592
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 资料同化方法的发展
1.2.1 早期资料同化方法
1.2.2 变分同化方法
1.2.3 集合卡尔曼滤波法
1.2.4 集合-变分混合同化法
1.3 研究目的及论文框架
1.3.1 研究目的
1.3.2 论文框架
第二章 模式介绍及准集合-变分混合同化方法的提出
2.1 WRF模式介绍
2.2 WRFDA同化系统及其同化方法
2.2.1 三维变分同化方法
2.2.2 集合-变分混合同化
2.3 准集合-变分混合同化的提出
2.4 本章小结
第三章 准集合-变分混合同化对降雨同化及预报的影响
3.1 引言
3.2 个例及试验设置
3.2.1 降水个例介绍
3.2.2 试验设置
3.3 单点观测理想试验
3.3.1 湿度增量场结构
3.3.2 多变量的增量场
3.4 真实降水循环同化预报
3.4.1 FSS评分检验
3.4.2 降水分布检验
3.5 结果诊断对比
3.5.1 风场结构对比
3.5.2 可降水量结构对比
3.5.3 水汽通量及水汽通量散度结构对比
3.6 本章小结
第四章 准集合-变分混合同化对台风同化及预报的影响
4.1 引言
4.2 “凡亚比”台风和基本试验设计方案概况
4.3 单点观测理想试验
4.4 “凡亚比”台风同化及预报试验
4.4.1 路径结果对比
4.4.2 强度结果对比
4.4.3 海平面气压场和风场对比
4.5 本章小结
第五章 结语与讨论
5.1 论文主要创新点
5.2 论文主要结论
5.3 展望
参考文献
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2011年7月中旬江淮流域持续性强降水的环流特征分析[J]. 刘梅,俞剑蔚,韩桂荣,张鹏勃. 热带气象学报. 2014(01)
[2]2013年6月大气环流和天气分析[J]. 张峰,何立富. 气象. 2013(09)
[3]1011号台风“凡亚比”登陆过程数值模拟及诊断分析[J]. 刘海军,沈新勇,许娈,冉令坤,崔晓鹏. 气候与环境研究. 2013(05)
[4]同化技术:数值天气预报突破的关键——以欧洲中期天气预报中心同化技术演进为例[J]. 龚建东. 气象科技进展. 2013(03)
[5]集合—变分数据同化方法的发展与应用[J]. 熊春晖,张立凤,关吉平,陶恒锐,苏佳佳. 地球科学进展. 2013(06)
[6]中国区域小时降水量融合产品的质量评估[J]. 沈艳,潘旸,宇婧婧,赵平,周自江. 大气科学学报. 2013(01)
[7]ATOVS不同卫星资料在台风模拟中的同化试验研究[J]. 李兴武,董海萍,郭卫东,高太长. 热带气象学报. 2012(02)
[8]新一代中尺度预报模式（WRF）国内应用进展[J]. 王晓君,马浩. 地球科学进展. 2011(11)
[9]GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统Ⅱ:区域分析及集合预报[J]. 庄照荣,薛纪善,李兴良. 气象学报. 2011(05)
[10]GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统Ⅰ:系统设计及初步试验[J]. 庄照荣,薛纪善,李兴良. 气象学报. 2011(04)
硕士论文
[1]台风莫拉克的动力诊断分析与数值模拟[D]. 林青.南京信息工程大学 2011
[2]背景场误差的结构特征及其对三维变分同化影响的研究[D]. 庄照荣.中国气象科学研究院 2004
[3]中尺度数值模式同化系统的构造及试验（基于LASG—REM模式的研究）[D]. 陈东升.南京气象学院 2003
本文编号：3036592
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