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1.
利用ATOVS资料和常规观测资料, 采用GRAPES 3D-Var同化系统和中尺度数值模式MM5设计了仅同化常规观测资料的NOATOVS试验和同化常规观测资料及ATOVS辐射率资料的ATOVS试验, 对2004年6月22—24日长江中下游和西南地区东部的特大暴雨进行了分析和模拟。结果表明:直接同化ATOVS辐射率资料获得的分析场可以有效改进对流层温、湿场分布, 对风场也有一定的影响。对比试验结果表明:ATOVS试验可以较好地模拟出暴雨天气形势、主要影响系统, 对降雨的落区、强度也有较好的反映, 模拟的局地暴雨强度与实际降雨量基本一致, 同化卫星资料的改善效果较为明显。即同化ATOVS资料对于改进中尺度局地暴雨过程模拟效果是可行的。 相似文献
2.
Four-dimensional variational data assimilation experiments for a heavy rain case during the 2002 IOP in China 总被引：3，自引：0，他引：3
A heavy rainfall event along the mei-yu front during 22-23 June 2002 was chosen for this study. To assess the impact of the routine and additional IOP (intensive observation period) radiosonde observations on the mesoscale heavy rainfall forecast, a series of four-dimensional variational (4DVAR) data assimilation and model simulation experiments was conducted using nonhydrostatic mesoscale model MM5 and the MM5 4DVAR system. The effects of the intensive observations in the different areas on the heavy rainfall forecast were also investigated. The results showed that improvement of the forecast skill for mesoscale heavy rainfall intensity was possible from the assimilation of the IOP radiosonde observations. However,the impact of the IOP observations on the forecast of the rainfall pattern was not significant. Initial conditions obtained through the 4DVAR experiments with a 12-h assimilation window were capable of improving the 24-h forecast. The simulated results after the assimilation showed that it would be best to perform the intensive radiosonde observations in the upstream of the rainfall area and in the moisture passageway area at the same time. Initial conditions created by the 4DVAR led to the low-level moisture convergence over the rainfall area, enhanced frontogenesis and upward motion within the mei-yu front,and intensified middle- and high-level unstable stratification in front of the mei-yu front. Consequently,the heavy rainfall forecast was improved. 相似文献
3.
卫星云图反演资料质量控制方案在暴雨模拟中的对比研究 总被引：3，自引：3，他引：0
本文以2003年7月9～10日发生在江淮流域的暴雨过程为例,应用FY-2B卫星红外云图灰度资料,利用统计回归的反演方法求出高分辨率的温度和湿度的反演场用于改进预报的初始场。设计和对比了几种质量控制方案,再将控制后的反演场与常规资料进行同化,最后用MM5模式进行了模拟对比试验。结果表明：在模式的初始场中引入卫星云图反演场能反映出更为细致的中尺度结构,有效地增强了对降水有重要影响的高湿区;锋生函数质量控制方案改善模式的初始场,从而改善了MM5模式降水预报的落区和强度,提高了降水预报准确性及Ts评分。 相似文献
4.
Soil moisture retrieval from satellite images and its application to heavy rainfall simulation in eastern China 总被引：7，自引：4，他引：3
The soil water index (SWI) from satellite remote sensing and the observational soil moisture from agricultural meteorological stations in eastern China are used to retrieve soil moisture. The analysis of correlation coefficient (CORR), root-mean-square-error (RMSE) and bias (BIAS) shows that the retrieved soil moisture is convincible and close to the observation. The method can overcome the difficulties in soil moisture observation on a large scale and the retrieved soil moisture may reflect the distribution of the real soil moisture objectively. The retrieved soil moisture is used as an initial scheme to replace initial conditions of soil moisture (NCEP) in the model MM5V3 to simulate the heavy rainfall in 1998. Three heavy rainfall processes during 13–14 June, 18–22 June, and 21–26 July 1998 in the Yangtze River valley are analyzed. The first two processes show that the intensity and location of simulated precipitation from SWI are better than those from NCEP and closer to the observed values. The simulated heavy rainfall for 21–26 July shows that the update of soil moisture initial conditions can improve the model’s performance. The relationship between soil moisture and rainfall may explain that the stronger rainfall intensity for SWI in the Yangtze River valley is the result of the greater simulated soil moisture from SWI prior to the heavy rainfall date than that from NCEP, and leads to the decline of temperature in the corresponding area in the heavy rainfall days. Detailed analysis of the heavy rainfall on 13–14 June shows that both land-atmosphere interactions and atmospheric circulation were responsible for the heavy rainfall, and it shows how the SWI simulation improves the simulation. The development of mesoscale systems plays an important role in the simulation regarding the change of initial soil moisture for SWI. 相似文献
5.
利用新一代中尺度预报模式WRFV3.6及其三维变分同化系统(WRF-3DVAR),对2012年7月21日北京地区的一次暴雨过程进行多普勒天气雷达径向风和反射率的同化试验研究,检验和探讨高时空分辨率多普勒天气雷达资料在改进模式初始场及提高对暴雨过程预报的准确率等方面的应用效果及意义。结果发现雷达资料同化能在初始场中加入反映产生降水的低层风场辐合的动力和锋前暖区充足的水汽条件的物理信息,可以在模式积分开始后改善初始场中水汽和风的分布,较快地模拟出局地对流系统的发生、发展,改善由于中尺度观测资料不足而造成的模式初始场里中尺度信息缺乏的问题。径向速度的同化增加了中尺度信息,对初始流场的调整较为显著,侧重于改进风场。而雷达反射率资料的同化对初始温、湿度场和强回波位置的调整更明显,侧重于改进湿度场。累计降水的预报结果显示,同化径向风资料对雨带的位置、范围有较好的改进,同化雷达反射率资料对暴雨强度的预报有明显的改善。通过降水ETS评分发现,同化常规观测试验相对于控制实验,对于5、15 mm和25 mm降水评分能增加0.1左右,径向风同化试验能增加0.2左右,反射率同化试验能增加0.3左右,而径向风加反射率试验增加的评分介于0.2～0.3。雷达资料对于提高定量降水预报的精确度有着重要作用。 相似文献
6.
A four dimensional variational data assimilation (4DVar) based on a
dimension-reduced projection (DRP-4DVar) has been developed as a hybrid of
the 4DVar and Ensemble Kalman filter (EnKF) concepts. Its good
flow-dependent features are demonstrated in single-point experiments through
comparisons with adjoint-based 4DVar and three-dimensional variational data
(3DVar) assimilations using the fifth-generation Pennsylvania State
University-National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5).
The results reveal that DRP-4DVar can reasonably generate a background error
covariance matrix (simply B-matrix) during the assimilation window from an initial estimation using a number of initial condition dependent historical forecast samples. In contrast, flow-dependence in the B-matrix of MM5 4DVar is barely detectable. It is argued that use of diagonal estimation in the B-matrix of the MM5 4DVar method at the initial time leads to this failure. The experiments also show that the increments produced by DRP-4DVar are
anisotropic and no longer symmetric with respect to observation location due
to the effects of the weather trends captured in its B-matrix. This differs from the MM5 3DVar which does not consider the influence of heterogeneous forcing on the correlation structure of the B-matrix, a condition that is realistic for many situations. Thus, the MM5 3DVar assimilation could only present an isotropic and homogeneous structure in its increments. 相似文献
7.
中国地形复杂，模式地形与实际观测地形存在一定高度差异，因此设计合理的复杂地形下地面观测资料的同化方案有利于使我国目前仅用作探测手段的地面观测资料（常规地面观测站和地面自动站）在中尺度数值模式中得到充分利用。作者在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析，并对地面资料同化方案设计中是否需要考虑模式与实际观测站地形高度差异进行探讨研究。研究结果表明：通过近地层相似理论将地面观测资料同化到数值模式能起到一定的作用，并且地面观测资料（温度、 湿度、 风场、 地面气压）中各物理量同化到数值模式都能影响24小时降水数值结果，但各物理量起的作用大小不一样，其中影响最大的是温度，其次为湿度；地面观测资料同化方案设计有必要考虑模式地形与实际观测站地形高度差异，适当考虑这种高度差异能取得较好的结果。 相似文献
8.
MM5微机模拟系统的简介和初步应用个例 总被引：3，自引：0，他引：3
本文将ＰＳＵ／ＮＣＡＲ ＭＭ５中尺度数值模式移植到微机上,利用改进的空军中尺度数值预报业务系统的前后处理技术,在微机（或工作站）上建立起了ＭＭ５中尺度模式模拟系统,介绍了该系统的各模块技术方案同时对南北方两次性质不同的暴雨个例进行了成功的模拟,并对一次梅雨锋暴雨进行了数值试验。实践表明,ＭＭ５中尺度模式诉建立十分成功,对天气形势、降水特别是暴雨等重大灾害性天气的模拟能力较强,模拟效果与实际基本一致 相似文献
9.
江苏省公路网络复杂性分析 总被引：2，自引：2，他引：0
利用美国研制的WRF-Var同化系统以及中国的云迹风资料,对2008年6月10日长江流域的一次暴雨过程做了三维和四维变分同化试验。试验结果表明：上述两种方案均能提高模式对大到暴雨预报的准确率,特别是四维方案在提高大暴雨的准确率方面表现更好,这是降水预报的重要方面;两个同化试验均能在一定程度上改善对要素场的预报,使用四维同化方案能够更有效地调整初始场、降低各要素场的预报误差。诊断结果表明：此次大暴雨过程是在高空低槽和低层切变线的共同作用下发生的,并有高、低空急流与之配合,具有较好的动力条件;低空的西南急流,不但为产生暴雨提供了所需的水汽输送,也为造成暴雨强对流所需的位势不稳定提供了必要的能量。 相似文献
10.
本文主要通过研究MM5数值预报产品在大不同地区短期降水预报中的释用，发现MM5数值产品具有较好的降水预报能力，对中小尺度的局地对流性降水预报效果更为明显，对强降水的预报量级亦有很好的指导意见。 相似文献
11.
The MM5, which is the PSU/NCAR mesoscale nonhydrostatic limited-area model, and its
adjoining modeling system are used in this paper. Taking T106 analysis data as background field the authors
generate an optimal initial condition of a typhoon by using two bogus data assimilation schemes, and conduct
some numerical simulating experiments. The results of No.9608 typhoon (Gloria) show that the optimal initial
field have some dramatic improvements, such as inaccurate position of typhoon center, weaker typhoon
circulation and incomplete inner structure of the typhoon, which are caused by shortage of data over the sea.
Some improvements have been made in the track forecast. Through several comparing experiments, the
initialization optimized by BDA scheme is found to be more reasonable than GFDL scheme and its typhoon track
forecast is better. 相似文献
12.
气象水文模型耦合在黄河三花间洪水预报中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
水文预报的有效预见期越长,预报精度越高,其对防洪减灾的价值就越大,而气象水文模型的耦合是延长水文预报有效预见期的一个重要研究方向。选取黄河流域三门峡水库以下、花园口水文站以上集水面积为研究区域,基于空间分辨率为90 m×90 m的数字高程模型数据构建数字流域水系,利用中尺度非静力模式MM5进行降雨预报和气温预报,并将之作为分布式时变增益水文模型降雨和蒸发计算的输入进行关键站点的水文预报,实现了分布式时变增益水文模型与大气中尺度非静力模式MM5的单向耦合及定量降水预报与洪水预报的结合,为花园口防汛工作提供了一定的参考价值。2012年与2010年的流量滚动预报结果相比,2012年预报结果的效率系数较大,径流深相对误差较小,说明2012年预报效果较好。对预报结果分析表明,实测的水情资料完整性直接影响预报结果,而滚动预报时间段的增加,水文预报的初始场对径流预报的影响逐渐减弱,水文预报的精确度逐渐提高,预报的效果变好。 相似文献
13.
中尺度数值模式MM5的四维变分资料同化系统 总被引：6，自引：5，他引：6
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。 相似文献
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15.
MM5在国家气象中心CRAY-C92的实时预报试验尝试 总被引：16，自引：1，他引：15
该文利用国家气象中心CRAY-C92计算机上初步建成的一个可与实时资料连接的MM5中尺度预报试验系统,探讨在目前国家气象中心计算机资源和可获取的实时资料条件下,进行实时预报服务的可行性及可能达到的精度,采用30 km水平分辨率的模式,在1996年夏季北方汛期进行了一个半月的实时预报试验,在1997年6～7月间“庆香港回归”天气服务过程中作了实时预报服务。预报及检验结果表明:MM5模式在强降水预报方面比业务模式HLAFS有较明显的改进,能预报出某些中尺度降水的细化特征,对暴雨和大暴雨区预报有较好的参考价值;该模式可以作为城市预报的补充工具;就目前计算机和资料条件,比6 h时段更短的高频城市降水模式预报尚很难得到满意效果。 相似文献
16.
Using the mesoscale model MM5, the development of initial condition uncertainties at different scales and amplitudes and their influences on the mesoscale predictability of the ＂0185＂ Shanghai heavy precipitation event are investigated. It is found that different initial conditions obtained from different globe model analyses lead to large variations in the simulated location and strength of the heavy precipitation, and the scales and amplitudes of the initial condition perturbations significantly influence the model error growth. The power spectrum evolution of the difference total energy （DTE） between a control simulation and a sensitivity experiment indicates that the error growth saturates after 12 h, which is the predictable time limit of the heavy precipitation event. The power spectrum evolution of the accumulated precipitation difference between the control and sensitivity simulations suggests a loss of the mesoscale predictability for precipitation systems of scales smaller than 300 kin, i.e., the predictable space for the heavy precipitation event is beyond 300 km. The results also show that the initial uncertainties at larger scales and amplitudes generally result in larger forecast divergence than the uncertainties at smaller scales and amplitudes. The predictable forecasting time and space can be expanded （e.g., from 12 to 15 h, and from beyond 300 kin to beyond 200 km） under properly prescribed initial perturbations at smaller scales and amplitudes. 相似文献
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使用不同的天气尺度初值作强对流暴雨预报的差别及其原因 总被引：6，自引：0，他引：6
分别用暴雨开始前和暴雨刚开始两个探空时次的天气尺度初值场作1982年6月19～20日鄂东特大暴雨过程的中尺度模拟预报.前者相当成功,后者完全失败.探究其原因说明中尺度数值预报可以用天气尺度初始场的一个重要条件是模式初始时刻在关注的区域及其附近不存在即将造成或已经造成强降水的强中尺度扰动.如若不然,则可能由于模式起转(Spinup)的延误,实际存在的中尺度扰动对天气尺度变化的强大反馈作用不能体现,会使天气尺度的预报从一开始就显著歧离实际,其带来的结果不是中尺度时、空细节的预报误差,而是全区域性的预报失败.这个试验还进一步证实伴随暴雨的强非绝热反馈作用是暖切变型梅雨锋发展和准静止持续乃至周边区域形势维持的最重要的直接因子. 相似文献
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基于快速更新同化数值预报的小时降水量时间滞后集合订正技术 总被引：2，自引：1，他引：1
由中小尺度对流系统造成短时强降水天气的发生发展十分迅速,对其落区和时效的预报预警一直都是预报业务中的难点。本文基于快速更新同化的中尺度数值预报系统GRAPES-RAFS 0. 1°×0. 1°分辨率逐小时降水预报,首先通过时间滞后集合预报方法构建了多个集合成员,使用平均TS评分值计算相应预报成员权重系数建立预报方程,然后采用频率匹配订正法进行降水量级订正,从而得到集合订正的逐小时降水量预报。2017年8-9月的逐日试验和典型个例预报结果评估表明效果良好。(1)GRAPES-RAFS最新时次的预报场并不完全代表最好的预报效果,通过时间滞后集合订正方法自动识别优选预报成员,显著提高了预报能力;(2)GRAPES-RAFS预报存在降水量级偏弱的系统性误差,经过频率匹配方法订正后,在量级预报上更接近实况;(3)时间滞后集合预报对我国中东部(包括黄淮、江淮、江南地区)的小时降水量订正效果最好;(4)进一步使用的频率匹配订正方法显著提升了逐时降水量的预报效果,其在降水频率更高、强度更大的江南南部、华南、西南地区效果更为显著;(5)对于中小尺度的强降水过程,经过上述方法订正后,显著提高了模式对强降水系统位置、形态及降水量级的预报水平。 相似文献
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DRP-4DVar方法同化AIRS反演资料在一次江淮流域暴雨中的应用 总被引：2，自引：1，他引：1
利用经济省时的降维投影四维变分同化方法(DRP-4DVar),在2009年7月22～23日江淮流域的一次大暴雨过程中同化晴空条件下高光谱大气红外探测仪(AIRS)反演温度、湿度廓线,改进此次强降水过程的模拟。试验结果分析显示,同化AIRS反演的温度及湿度场后,基于四维变分同化系统的模式约束,能够改进湿度场、高度场、高低层散度场。从累积降水量偏差图及同化试验增量图可以看到,正降水量偏差对应于正湿度增量、负位势高度增量及低层负散度高层正散度增量,负降水量偏差则与之相反。同化试验较参照试验可更好地模拟出暴雨的天气形势、对暴雨的落区及强度有更好的反映。此外,从单次同化与连续同化的试验对比结果看出,连续同化试验结果较单次同化结果有进一步的改进,说明不断加入新的观测资料可以更好地模拟强降水过程。 相似文献