风暴尺度集合预报中ETKF初始扰动方法研究

发布时间：2021-02-26 02:36

　　为改良集合转换卡尔曼滤波方法（Ensemble Transform Kalman Filter, ETKF）在初始扰动中离散度偏小的问题,考虑引入物理不确定性,对比分析两种初始扰动方法效果的差异,分析差异产生的原因,以期深入了解改善机制。研究风暴尺度下暴雨对不同初始扰动误差的敏感性差异,检验两种ETKF初始扰动方案改良的相对水平,分析不同方案对时空不确定性的预报能力以及不同尺度扰动对预报误差的贡献等。利用WRF模式构建更新预报系统,选取2014年5月一暴雨个例进行极端强降水模拟和集合降水预报试验,通过ETKF方法设计两种初始扰动方案,其一是单一物理方案,称为mono方案;另一种在方案一的基础上,于分析扰动过程中加入多物理过程,而在预报过程开始后仍采取与方案一相同的设置,称为multi方案。结果表明:（1） multi方案的离散度相比mono整体更优,显然添加了多物理扰动方案的试验对结果有改进;在离散度分析中,multi方案在强对流区域的改进效果比在整个区域中的要好,而对各变量的离散度和均方根误差之比相当,说明集合预报系统的合理性;对各量级预报结果评分显示,多物理方案在各量级降水预报评分... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＷＲＦ模式系统主要模块及运行流程??

——１３时，此阶段的对流单体再次加强，对流区为线状，并且向东南方向移??动，最终形成飑线。最后此次降水从整体上看呈现东西带状分布（如图３．３ａ），??中心位于安徽中北部及河南南部地区，２４ｈ累积降水量超过１２０ｍｍ。??．?＊ｓ?．．．．．．．＊？?＞、＊、、？?．，?＞??（ａ）?？?（ｂ）??．厂’?一?ｆ？?－＊?ＮＳ?＇?＾?＊￣?＊￣?—?＊？?＜■?？?－＊?－?？．??？?■?，Ａ‘卜?Ｊ！令…一？叫?？?？?ＡＪ？?＾４?＂??６０ｆｔＮ?９０＊＾?１２０＊Ｎ?１５０°Ｎ?６０°Ｎ?９０°Ｎ?１２０°Ｎ?１５０％??＼?＼＼Ｖ＼Ｌ?＂＂＂＂＂ｃ?？?＊?ｒ?？■?ｓ?ｉ?－?－？?？?？?＾?Ｃ?Ｃ?ｙ?－＊?－?？?？??ｉ?￣ｉ?ｐ￣１?＇?￣！?１?ｉ?１?＇?ｒ?１?１?ｉ?￣■?ｉ??６０°Ｎ?９０°Ｎ?１２０＾１?１５０°Ｎ?６０°Ｎ?９０°Ｎ?１２０°Ｎ?１５０＊Ｎ??图３．１?２０１４年５月３１日００时和１２时位势高度场（ｇｐｍ）叠加风场（ｍ／ｓ）实况：（ａ）?００时??５００ｈＰａ；?（ｂ）?００?时?８５０ｈＰａ；?（ｃ）?１２?时?５００ｈＰａ；?（ｄ）?１２?时?８５０ｈＰａ??图３．ｌａ－ｄ分别给出了?２０１４年５月３１日００时、１２时高、低空环流场，可以??看到，图３．１ａ中３１日００时高空图上高纬呈现两槽一脊环流型，西伯利亚东部??和中部分别有一冷涡

图３．３?２０１４年５月３１日００：?ＯＯＵＴＣ到６月１日００：?ＯＯＵＴＣ的２４ｈ观测和控制预报累计??

【参考文献】：
期刊论文
[1]多物理ETKF在暴雨集合预报中的初步应用[J]. 黄红艳,齐琳琳,刘健文,黄江平,李崇银.  大气科学. 2016(04)
[2]不同大尺度强迫条件下考虑初始场与侧边界条件不确定性的对流尺度集合预报试验[J]. 庄潇然,闵锦忠,蔡沅辰,朱浩楠.  气象学报. 2016(02)
[3]北京“7.21”特大暴雨不同集合预报方案的对比试验[J]. 李俊,杜钧,刘羽.  气象学报. 2015(01)
[4]集合预报方法在暴雨研究和预报中的应用[J]. 杜钧,李俊.  气象科技进展. 2014(05)
[5]GRAPES区域集合预报系统应用研究[J]. 张涵斌,陈静,智协飞,李应林,孙云.  气象. 2014(09)
[6]基于GRAPESMeso的集合预报扰动方案设计与比较[J]. 张涵斌,陈静,智协飞,龙柯吉,王亚男.  大气科学学报. 2014(03)
[7]基于集合卡尔曼变换的区域集合预报初步研究[J]. 龙柯吉,陈静,马旭林,纪永明.  成都信息工程学院学报. 2011(01)
[8]区域集合预报增长模繁殖扰动方法研究[J]. 肖玉华,何光碧,陈静,邓国.  高原气象. 2011(01)
[9]T213全球集合预报系统性误差订正研究[J]. 李莉,李应林,田华,崔波.  气象. 2011(01)
[10]基于增长模繁殖法的风暴尺度集合预报试验[J]. 高峰,闵锦忠,孔凡铀.  高原气象. 2010(02)

硕士论文
[1]飑线过程的集合预报初始扰动准则的制定及研究[D]. 王孝慈.南京信息工程大学 2011



本文编号：3051942