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全球最优插值客观分析 总被引：7，自引：0，他引：7
主要叙述国家气象中心实时运行的全球资料同化系统中的客观分析方案，该方案采用最优插值统计方法，使用所有可以使用的各种类型有不同误差的观测资料和模式的６ｈ预报值，给出数值形式的全球分析值。在两年的业务运行中，为Ｔ４２中期数值预报谱模式提供了较好的初始场。 相似文献
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本文总结了近年来条件非线性最优扰动方法的应用研究的主要进展.主要包括四个方面:(1)将条件非线性最优扰动(CNOP)方法拓展到既考虑初始扰动又考虑模式参数扰动,形成了拓展的CNOP方法.拓展的CNOP方法不仅能够应用于研究分别由初始误差和模式参数误差导致的可预报性问题,而且能够用于探讨初始误差和模式参数误差同时存在的情形;(2)将拓展的CNOP方法分别应用于ENSO和黑潮可预报性研究,考察了初始误差和模式参数误差对其可预报性的影响,揭示了初始误差在导致ENSO和黑潮大弯曲路径预报不确定性中的重要作用;(3)考察了阻塞事件发生的最优前期征兆(OPR)以及导致其预报不确定性的最优增长初始误差(OGR),揭示了OPR和OGR空间模态及其演变机制的相似性及其局地性特征;(4)研究了台风预报的目标观测问题,用CNOP方法确定了台风预报的目标观测敏感区,通过观测系统模拟试验(OSSEs)和/或观测系统试验(OSEs),表明了CNOP敏感区在改进台风预报中的有效性.具体地,台风OGR的主要误差分布在某一特定区域,空间分布具有明显的局地性特征,在台风OGR的局地性区域增加观测,有效改进了台风的预报技巧,该区域代表了台风预报的初值敏感区.事实上,上述El Ni(n)o事件、黑潮路径变异以及阻塞事件的OGR的空间分布也具有明显的局地性特征,这些事件的OGR刻画的局地性区域可能也代表了初值敏感区. 相似文献
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条件非线性最优扰动法在大气与海洋目标观测研究中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
对近年来用条件非线性最优扰动法研究大气与海洋目标观测问题的部分工作进行了总结,主要涉及厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件、黑潮路径变异事件以及阻塞事件。通过研究这些事件发生的最优前期征兆（OPR）和最快增长初始误差（OGE）,发现这些事件的最优前期征兆和最快增长初始误差分别具有空间的高度相似性及其伴随的局地性特征。理想回报试验表明,如果在ENSO事件和黑潮路径变异事件的最快增长初始误差和最优前期征兆所确定的扰动大值区减小初始场误差,上述事件的预报技巧会大幅度提高;最优前期征兆和最快增长初始误差的空间相似性使得在同一敏感区域增加额外观测,不仅有助于捕捉上述异常事件的前期信号,还可以有效减小初始误差,从而提高对该事件的预报技巧。阻塞事件爆发的最优前期征兆和最快增长初始误差的空间相似性和局地性特征在其目标观测研究中的应用,应该是深入研究的课题。 相似文献
4.
该文从降水粒子散射和衰减理论出发, 采用数值模拟方法, 分析了雷达波束通过均匀雨区时, 双发双收偏振模式与单发单收偏振模式下, 水平、垂直偏振波之间的耦合关系, 比较了两种收发模式下, 由于雨滴倾斜引起的水平反射率因子ZH及其误差ΔZH, 差分反射率因子ZDR及其误差ΔZDR, 差传播相移ΥDP、差传播相移率KDP及其在不同偏振模式下的差异ΔKDP随距离的变化情况。结果表明:因实际大气中雨滴倾斜角较小, 雨滴倾斜引起的模式间ZH, ZDP的差别不大; 而受雨滴倾斜影响, 单发单收模式的KDP要大于双发双收模式。该文还提出了ZH, ZDR真值的两种定义方式, 分别为考虑与未考虑雨滴倾斜对散射效果的影响。未考虑雨滴倾斜的真值代表了雨滴实际的微物理结构, 剔除了传播效应的影响, 更能精确反映雨滴的实际大小, 在定量估测降水等雷达资料的应用中具有更好的代表性, 因此以未考虑雨滴倾斜作为ZH, ZDR真值较为合理。 相似文献
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条件非线性最优扰动方法在适应性观测研究中的初步应用 总被引：15，自引：3，他引：12
针对适应性观测中敏感性区域的确定问题,考虑初始误差对预报结果的影响, 比较了条件非线性最优扰动(CNOP)与第一线性奇异向量(FSV)在两个降水个例中的空间结构的差异,考察了它们总能量范数随时间发展演变的异同。结合敏感性试验的分析,揭示了预报结果对CNOP类型的初始误差的敏感性要大于对FSV类型的初始误差的敏感性,因而减少初值中CNOP类型误差的振幅比减少FSV类型的收益要大。这一结果表明可以把CNOP方法应用于适应性观测来识别大气的敏感区。关于将CNOP方法有效地应用于适应性观测所面临的挑战及需要采取的对策等也进行了讨论。 相似文献
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机载微波大气温度探测仪可以机动灵活地获取大气温度廓线信息。针对一次机载微波大气温度探测仪的多高度飞行观测试验,基于逐线积分模式和大气参数廓线库,建立用于不同飞行高度的快速辐射传输模式,分析了仪器观测亮温的质量并对仪器观测进行了订正;建立了基于神经网络的微波大气温度廓线反演算式,分析了不同高度、不同通道选择对于大气温度廓线反演性能的影响。研究结果表明:（1）较低飞行高度计算得到的各地表敏感通道地表比辐射率之间具有较好的一致性;（2）采用订正算式订正后,不同飞行高度的模拟亮温与观测亮温具有较好的一致性;（3）机载微波大气温度反演最优通道组合依赖于平台飞行高度;（4）采用最优的通道组合,4 200 m、3 200 m和2 500 m高度层温度反演均方根误差范围分别为0.5~1.8 K、0.5~1.3 K和0.4~1.0 K。 相似文献
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东印度洋天气和风暴潮实时预报系统（EPMEF_EIO）由区域大气模式和区域风暴潮模型组成,每天实时运行4次.大气初边场来自美国国家环境预报中心（NCEP）的全球预测系统（GFS）,通过区域嵌套得到印度洋-东印度洋-斯里兰卡区域的3 d预报结果.大气模式的10 m预报风场驱动风暴潮模式,得到东印度洋-斯里兰卡区域的潮汐和风暴潮3 d预报结果.通过与中国科学院南海海洋研究所斯里兰卡站气象塔观测数据、最优台风路径数据和科伦坡水位站数据对比,发现模式预报气温和相对湿度的日变化较观测值偏小,气温总体RMSE为1.26℃,相关系数为0.8,相对湿度的总体RMSE为7.0%,相关系数为0.7;模式预报风速以整体偏大为主,总体RMSE为2.3 m/s,相关系数为0.65;模式预报风向能把握主要的变化趋势,RMSE在20°~32°之间,相关系数约0.65;模式24、48和72 h路径预报平均误差分别为110.5、166.4和181.0 km.此外,模式水位预报的RMSE为0.035 m,占最大振幅约5%,与观测的相关系数达到0.996.这说明了模式可以用于预报潮汐和风暴潮过程. 相似文献
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以美国NOAA波传播实验室估算大气折射率湍流结构系数的模式为基础，经过数值试验和观测对比调试，给出了一个得到我国雷达测值验证的实用的C2n估算模式。 相似文献
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为降低单个模式预报的不确定性和提高多模式集成空气质量预报系统的精细化程度,利用Cressman插值初步建立了我国0.25°X0.25°网格化污染物实况。结合4套空气质量数值预报模式,通过均值集成、权重集成和多元线性回归集成分别逐格点建立了集成预报。在预报当天各单一模式和集成方法前50 d预报效果评估基础上,建立了最优集成预报。对2018年12月19一22日一次重污染过程中集成预报的PM_(2.5)浓度评估结果显示:在污染较重时刻,最优集成预报与观测之间的归一化平均偏差(NMB)值在重污染地区保持在—20%～40%,对污染程度为良及以上区域的预报范围相较于单个模式更接近观测。整个过程中,最优集成在大部分污染区域与观测之间的NMB值为—20%～20%,均方根误差(RMSE)值为35～75μg·m~(-3),相关系数(R)值大于0.4。相较于所有单一模式和其他集成方法,最优集成在全国最多的格点有着较高的总体评分。在污染最重区域的8个城市,最优集成预报的污染过程平均开始和结束时间分别比观测时间早1.8和6.9 h。未来需融合卫星反演和地表观测来提高网格化污染物实况的精细化程度,利用降尺度、主客观融合和滚动订正等方法进一步提高网格化多模式集成空气质量预报的准确率。 相似文献
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正压大气中的非线性波动的研究业已在60年代开始,70年代到80年代取得了丰硕的成果。在我国巢纪平等(1980)首先讨论了旋转大气中的正压Rossby椭圆余弦波。之后刘式适、黄思训等也做了大量的工作。特别是刘式适等,鉴于以前的工作多采用多尺度方法,比如约化摄动法,而这种方法中的G-M变换本身就意味着将要导出的结果。考虑到长波的弱非线性近似,将非线性项在平衡点附近展开为Taylor级数,求得了方程的非线性近似解。黄思训等认为应用展开法只能求得原方程的近似解,问题的解析解尚未找到。于是利用类似的模式导出了方程的解析解,且给出了存在非线性 相似文献
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水面蒸发量的一种气候学计算方法 总被引：15，自引：1，他引：15
用北京日射站和官厅蒸发站的辐射和蒸发资料对彭曼公式进行订正,得出修正公式 E_0=(ΔH_0+γE_α)/(Δ+γ) H_0=1/59[0.95Q_A(0.167+0.583n/N)-σT_a~4(0.32-0.26e_a~(1/2))(0.30+0.70n/N)] E_a=0.13(e_a-e_d)(1+0.77u),其中H_0是表示为蒸发量单位的辐射平衡,E_a是由风速和饱和差决定的“干燥力”。 自由水面的蒸发量E可用下式表示 E=E_0-F/L,其中F是水面向下的热通量,在升温季节为正值,在降温季节为负值。由于缺少水温梯度观测资料,F不能直接计算。本文建议,对升温或降温季节分别建立水面蒸发E倚蒸发势E_0的回归方程。得出北京地区各月蒸发量的计算公式如下 0.963 E_0-7.0 4—7月 E=0.902 E_0+26.0 9—10月 E_0 8月 相似文献
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本文利用线性两层模式討論了对流层上部和下部扰动的发展和移动,以及它們之間相互关系。有以下主要結果: 1.一般常用的“溫度波落后于气压波,扰动发展”这一規則,对于超长波(波长大于10000公里)只适用于对流层上部,对于波长为7000公里左右的长波自对流层中部以上皆可应用,对于較短的长波整个对流层皆可应用。 2。当槽线或脊线随高度向西傾斜时,扰动的上层发展,下层阻尼;向东傾斜时,上层阻尼,下层发展;当时,上下层同时发展. 3.溫度波和高度波的移速可以不同,甚至方向可以相反;无論在上层或下层,当脊移进輻散区或槽移进輻合区时,扰动发展;当脊移进輻合区或槽移进輻散区时,扰动阻尼. 4.扰动的振幅和移速随时間而变,它不仅决定于基本流場的参数和扰动的波长,同时决定于扰动本身的上下結构. 5.周期性变化的稳定波在发展时期,其振幅的发展一天可达两倍半以上.因此日常所观測到的环流的巨大变化是否都属于一般所謂的西风带不稳定的現象值得深入研究. 相似文献
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针对目前处理初始资料中存在的问题,提出了一个满足能量守恒和整层无辐散等约束条件的变分方案,并就风的调整进行了试验。结果表明,在严格满足约束条件的情况下,调整后的风及其分布比调整前改变并不大。调整值可以作为预报方程的初值。 文中还针对某些参数因人、因地而取值不同的问题,提出了一个可以随流场、温度场调整的方案。 相似文献
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首先分析了Wang的有关行星反照率假设的错误之处,而后分别对Budyko、North的行星反照率假设提出修改方案,最后提出了有关行星反照率的非线性分段、反馈假设: 相似文献
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Yusri Bin Yusup Wan Ramli Wan Daud Azami Zaharim Meor Zainal Meor Talib 《Atmospheric Research》2008,90(1):70-77
This paper is written to report observations of the structure of the atmospheric surface layer over a coastal industrialized equatorial area. The observations were recorded at Prai Industrial Park, Penang (5° 22′ N, 100° 23′ E) a relatively simple terrain area during the south-west monsoon season in the period of three months using slow response systems. The limitations of the instruments used and its effects on the results are discussed. Wind turbulence and temperature were measured on a 10 m tower and analyzed using eddy correlation method and Monin–Obukhov similarity relations to obtain the normalized standard deviation of longitudinal (σu/u), lateral (σv/u) and vertical wind velocity fluctuations (σw/u) with respect to stability parameter z/L. From the results of the analysis, we found that most of turbulence is generated by shear or mechanical force. It was found that the average neutral value of σu/u is 2.35, 1.98 for σv/u and 1.47 for σw/u with a significantly lower than the proportionality to the power of 1/3 during unstable atmospheric conditions, and thus do not obey Monin–Obukhov similarity theory. It was observed that σu/u and σv/u values increase linearly in the range of 0 < z/L < 2 and fairly well correlated while σw/u does not. 相似文献
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The structure of supercritical western boundary currents is investigated using a quasi-geostrophic numerical model. The basic flow is of meridional Munk balance, and the input boundary is perturbed by the most unstable wave solution obtained from linear spatial instability calculations. Self-preserving (or equilibrium) solutions are obtained for the model runs at Re=30, 60, 90, and 120, and their energy and vorticity budgets are analyzed. In an analogy with the laboratory turbulence of wall boundary layers, the western boundary layer is divided into inner and outer layers. In the inner layer, the mean energy is dissipated via direct viscous dissipation, while in the outer layer it is converted to the eddy energy via turbulence production. The main scenario is that the mean energy is produced in the inner layer via ageostrophic pressure work divergence, and it is partly removed due to viscous action within a narrow region near the wall, defined here as viscous sub-layer. The remaining portion is converted to the eddy energy via turbulence production in the outer layer, which is in turn transported to the inner layer, then again to the viscous sub-layer where it is ultimately dissipated. In the near-wall side, the vorticity balance of the mean flow is maintained by viscous effect and Reynolds flux divergence, while in the offshore side it is maintained by beta effect and Reynolds flux divergence. The length scale of the supercritical boundary current is roughly
, where LM is the Munk length, as observed from a dimensional analysis. 相似文献
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Juntaro Morita Yukari N. Takayabu Shoichi Shige Yasumasa Kodama 《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2006,42(1-4):107
Rainfall characteristics of the Madden–Julian oscillation (MJO) are analyzed primarily using tropical rainfall measuring mission (TRMM) precipitation radar (PR), TRMM microwave imager (TMI) and lighting imaging sensor (LIS) data. Latent heating structure is also examined using latent heating data estimated with the spectral latent heating (SLH) algorithm.The zonal structure, time evolution, and characteristic stages of the MJO precipitation system are described. Stratiform rain fraction increases with the cloud activity, and the amplitude of stratiform rain variation associated with the MJO is larger than that of convective rain by a factor of 1.7. Maximum peaks of both convective rain and stratiform rain precede the minimum peak of the outgoing longwave radiation (OLR) anomaly which is often used as a proxy for the MJO convection. Stratiform rain remains longer than convective rain until 4000 km behind the peak of the mature phase. The stratiform rain contribution results in the top-heavy heating profile of the MJO.Associated with the MJO, there are tri-pole convective rain top heights (RTH) at 10–11, 7 and 3 km, corresponding to the dominance of afternoon showers, organized systems, and shallow convections, respectively. The stratiform rain is basically organized with convective rain, having similar but slightly lower RTH and slightly lags the convective rain maximum. It is notable that relatively moderate (7 km) RTH is dominant in the mature phase of the MJO, while very tall rainfall with RTH over 10 km and lightning frequency increase in the suppressed phase. The rain-yield-per flash (RPF) varies about 20–100% of the mean value of 2–10 × 109 kg fl−1 over the tropical warm ocean and that of 2–5 × 109 kg fl−1 over the equatorial Islands, between the convectively suppressed phase and the active phase of MJO, in the manner that RPF is smaller in the suppressed phase and larger in the active phase. 相似文献
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In this study, profile functions for flux calculations during unstable conditions are proposed and examined. These functions are based on a direct interpolation for the dimensionless wind speed and temperature gradients between the standard Businger–Dyer formulae,
,
, and free convection forms,
,
being the Monin–Obukhov stability parameter. A previously presented interpolation between the corresponding profile relationships, in attempting to provide a general relationship for the whole unstable regime, leads to serious restrictions for the values of
in the free convection forms. These restrictions rendered available experimental data almost inapplicable, since the behaviour of the formulae in the near-neutral range controls the values of those parameters. The proposed interpolation provides functions that, firstly, fit the standard Businger–Dyer forms for near-neutral conditions and, secondly, satisfy the asymptotic behaviour as
, permitting wider ranges of possible
values. This step is very important, taking into account the large spread of the experimental data. Thus, as further and more accurate observations at strong instability become available, this approach could prove very efficient in fitting these data while retaining correct near-neutral behaviour. 相似文献