GRAPES-3DVAR中非高斯分布观测误差资料的变分质量控制研究

发布时间：2023-05-20 00:13

　　观测资料的质量控制直接影响数值预报资料同化的分析质量。本文针对GRAPES区域同化和预报系统的三维变分,在讨论观测误差的非高斯分布误差模型的基础上,发展建立了基于“高斯分布+均匀分布”和“高斯分布+拉普拉斯分布”观测误差模型的变分质量控制方案,并检验分析了其适用性与有效性。同时,以全球预报系统(GFS)资料作为背景场,利用探空、地面、船舶、飞机、云迹风等常规观测资料和COSMIC卫星反演资料进行同化和预报,分析了华南地区特大暴雨、台风的个例试验和2013年8月共31天的批量试验。试验结果表明：变分质量控制能够依据观测资料的不同质量对观测权重进行合理调整,对位势高度、气压、风、比湿的分析增量场和分析场改善显著,尤其在强降水区具有更加明显的效果；对降水落区、降水强度及中心位置的预报质量具有较好的提高,特别对暴雨、大暴雨等较大降水量级的预报能力反映出更好的改善效果,同时对台风路径有一定的改善作用,充分显示了变分质量控制在中小尺度剧烈天气过程中对同化分析和预报的重要作用。与此同时,就变分质量控制方案的初始启动和关键参数进行了研究,并详细讨论了变分质量控制的参数方案,通过设计四组试验进行对比分析...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 质量控制对资料同化的意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 资料同化的发展
        1.2.2 质量控制的研究
        1.2.3 非高斯观测误差方法
        1.2.4 变分质量控制
    1.3 研究目的和创新点
    1.4 论文结构及主要内容
第二章 变分质量控制原理与GRAPES同化预报系统
    2.1 引言
    2.2 观测误差的非高斯分布问题
    2.3 变分质量控制原理
    2.4 GRAPES m3DVAR及预报系统
        2.4.1 GRAPES模式动力框架
        2.4.2 物理参数化方案
        2.4.3 GRAPES-3DVAR同化系统
    2.5 本章小结
第三章 变分质量控制系统的构建及理想试验
    3.1 引言
    3.2 非高斯观测误差的概率分布模型与理想试验
        3.2.1 “高斯分布+高斯分布”型PDF
        3.2.2 “高斯分布+均匀分布”型PDF
        3.2.3 “高斯分布+拉普拉斯分布”型PDF
        3.2.4 理想试验
    3.3 变分质量控制参数的选择
        3.3.1 混合高斯分布参数方案
        3.3.2 变分质量控制参数方案
        3.3.3 Huber norm参数方案
    3.4 变分质量控制与传统质量控制的关系
    3.5 本章小结
第四章 变分质量控制同化与预报效果分析
    4.1 引言
    4.2 资料与试验方案设计
    4.3 变分质量控制同化效果
        4.3.1 分析权重的变化
        4.3.2 高度增量场的分析
        4.3.3 物理量场的分析
        4.3.4 高度场均方根误差分析
    4.4 变分质量控制预报效果
        4.4.1 海平面气压预报分析
        4.4.2 降水预报分析
        4.4.3 批量试验的检验与统计
        4.4.4 台风预报分析
    4.5 本章小结
第五章 变分质量控制不同参数方案对比分析
    5.1 引言
    5.2 资料与试验方案设计
    5.3 参数方案同化试验分析
        5.3.1 降权资料的统计与分布
        5.3.2 分析增量场分析
        5.3.3 分析场对比分析
    5.4 参数方案预报试验效果
        5.4.1 降水预报分析
        5.4.2 降水评分
        5.4.3 降水场均方根误差分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与讨论
    6.1 总结
    6.2 讨论
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3820164