基于WRFDA-Chem三维变分同化系统的中国PM2.5和PM10资料同化试验北大核心CSCD     

魏颖  赵秀娟  张自银  徐敬  刘志权  孙溦  陈丹 《气候与环境研究》2022,27(5):653-668

将大气化学三维变分同化系统WRFDA_Chem引入睿图—化学环境气象数值预报系统(RMAPS-Chem),利用2016年11月地面观测细颗粒物(PM2.5)和颗粒物(PM10)逐小时质量浓度资料进行同化预报试验:6 h循环同化结果表明,WRFDA-Chem对初始场PM2.5和PM10的模拟偏差和相关性有显著改善,均方根误差(RMSE)减小40%左右,相关性提高0.27~0.37;同化对预报改进能持续24 h以上,PM2.5(PM10)浓度预报RMSE降低25%(10%),相关性提升14%(25%);加密同化频次(逐小时循环同化)进一步改进预报效果。未来需要进一步开展同化数据质量控制方案研究以优化业务预报效果,并在深入理解模式不确定性和偏差来源的情况下,进一步开展模式和同化系统的协同发展。  相似文献   

特高压跨区域输电对空气质量的影响研究     

马小会  徐敬  张自银  李梓铭  温维 《气象与环境学报》2022,38(4):136-144

依托“锡盟—济南”特高压输电工程,根据WRF-Chem V3.7大气化学模式系统对北京及周边地区污染物浓度变化进行模拟和评估,设置不同地点、不同高度、不同排放量等,定量化评估特高压跨区域输电工程对受端区域空气质量的影响。结果表明：不同气象条件下,东南小风的情况下,工程对北京大气环境影响范围最大;根据虚拟电厂的高度,对9 m、27 m、46 m、64 m、91 m、130 m、185 m和255 m高度分别评估,发现在电源点附近,对91 m空间层的大气PM_2.5浓度影响最大;远距离输送后,对0—45 m空间高度层的大气PM_2.5浓度影响最大;“锡盟—济南”特高压工程配套电源点对北京地区相关污染物浓度变化影响极小。  相似文献   

Ensemble-based diurnally varying background error covariances and their impact on short-term weather forecasting          下载免费PDF全文

《大气和海洋科学快报》2022,15(6):100225

Background error covariance (BEC) plays an essential role in variational data assimilation. Most variational data assimilation systems still use static BEC. Actually, the characteristics of BEC vary with season, day, and even hour of the background. National Meteorological Center–based diurnally varying BECs had been proposed, but the diurnal variation characteristics were gained by climatic samples. Ensemble methods can obtain the background error characteristics that suit the samples in the current moment. Therefore, to gain more reasonable diurnally varying BECs, in this study, ensemble-based diurnally varying BECs are generated and the diurnal variation characteristics are discussed. Their impacts are then evaluated by cycling data assimilation and forecasting experiments for a week based on the operational China Meteorological Administration-Beijing system. Clear diurnal variation in the standard deviation of ensemble forecasts and ensemble-based BECs can be identified, consistent with the diurnal variation characteristics of the atmosphere. The results of one-week cycling data assimilation and forecasting show that the application of diurnally varying BECs reduces the RMSEs in the analysis and 6-h forecast. Detailed analysis of a convective rainfall case shows that the distribution of the accumulated precipitation forecast using the diurnally varying BECs is closer to the observation than using the static BEC. Besides, the cycle-averaged precipitation scores in all magnitudes are improved, especially for the heavy precipitation, indicating the potential of using diurnally varying BEC in operational applications.摘要背景场误差协方差在资料同化系统中具有非常重要的作用, 目前业务变分同化系统中常采用静态背景场误差协方差, 未考虑其具体的日变化特征. 为构建更为合理且便于业务系统应用的日变化背景误差协方差, 本文构建了高分辨率集合预报样本的日变化背景场误差协方差, 揭示了其日变化特征, 并应用到了CMA-BJ业务系统中, 开展了基于业务框架的批量循环同化预报试验. 结果表明, 背景场误差存在明显的日变化特征, 采用集合日变化背景场误差协方差能够改进模式的预报效果.  相似文献   

Identifying future climate change and drought detection using CanESM2 in the upper Siem Reap River,Cambodia     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2021

Cambodia is one of the most vulnerable countries to climate change impacts such as floods and droughts. Study of future climate change and drought conditions in the upper Siem Reap River catchment is vital because this river plays a crucial role in maintaining the Angkor Temple Complex and livelihood of the local population since 12th century. The resolution of climate data from Global Circulation Models (GCM) is too coarse to employ effectively at the watershed scale, and therefore downscaling of the dataset is required. Artificial neural network (ANN) and Statistical Downscaling Model (SDSM) models were applied in this study to downscale precipitation and temperatures from three Representative Concentration Pathways (RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios) from Global Climate Model data of the Canadian Earth System Model (CanESM2) on a daily and monthly basis. The Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) were adopted to develop criteria for dry and wet conditions in the catchment. Trend detection of climate parameters and drought indices were assessed using the Mann-Kendall test. It was observed that the ANN and SDSM models performed well in downscaling monthly precipitation and temperature, as well as daily temperature, but not daily precipitation. Every scenario indicated that there would be significant warming and decreasing precipitation which contribute to mild drought. The results of this study provide valuable information for decision makers since climate change may potentially impact future water supply of the Angkor Temple Complex (a World Heritage Site).  相似文献   

气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_2.5浓度模拟的影响研究     

宋佳琨  陈耀登  陈丹 《气象学报》2021,79(3):477-491

相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值（GSI）三维变分同化系统,2015年10月进行了为期1个月的气象-气溶胶资料联合同化及模拟试验,并基于此讨论了气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_2.5浓度模拟的影响。结果表明,WRF/Chem模式可以模拟出秋季污染天气过程,但对华北平原和中东部地区存在高估、西北部存在低估现象;同化地面PM_2.5浓度观测资料可以改进对PM_2.5浓度的模拟,上述两个地区的偏差均得到订正,6 h预报偏差均降低至6 μg/m3以内;重点针对华北地区的分析表明,秋季PM_2.5污染过程与特殊气象条件（湿度升高、风场辐合、区域输送）密切相关,因此在地面PM_2.5观测资料同化基础上增加常规气象资料同化,能进一步提高对华北平原气象-污染过程的表达,PM_2.5浓度预报相关系数从0.86提高至0.89。气象-气溶胶联合资料同化能更加准确地模拟秋季气溶胶污染过程,为更好地开展污染成因和在气象预报框架下开展气象-气溶胶相互影响研究提供了基础。   相似文献   

三年地基微波辐射计观测温度廓线的精度分析   总被引：4，自引：2，他引：2  

刘红燕 《气象学报》2011,69(4):719-728

对安装在北京南郊观象台的地基微波辐射计测量的温度廓线数据的精度进行了分析。首先在2006年9月晴天条件下,对比由7个氧气通道测量的亮温与由微波辐射传输模式计算的亮温。得到51.250GHz的测量值与计算值的标准差值最大,为3.8K,其余通道均小于1.8K。2种亮温的偏差值以及绝对偏差值,在51.250和52.280GHz处大于1.0K,在其余5个通道处都小于1.0K。2种亮温拟合直线的斜率,在52.280和53.850GHz处分别为0.66与0.7,其余通道都大于0.8。然后,使用2005年9月—2008年8月的观测数据,对比地基微波辐射计与探空同时观测的大气温度。结果显示,2种测量技术的差异随高度而增大。另外,将3a观测数据按照季节以及晴天与非晴无降水天进行对比分析。结果显示,不同季节2种测量技术存在不同差异。其中,夏季测量差异最小。而晴天测量差异在3.250km以下比非晴无降水天小。  相似文献   

基于BJ-RUC系统的临近探空及其对强对流发生潜势预报的指示性能初探   总被引：19，自引：12，他引：7  

陈敏  范水勇  郑祚芳  仲跻芹 《气象学报》2011,69(1):181-194

缺乏对流天气发生临近时刻的探空观测资料是制约强对流短时预报水平进一步发展的重要因素.随着数值预报技术水平的持续提高,高时空分辨率数值预报输出的模式探空性能越来越好,这为获取对流发生前的临近探空提供了有益的补充.本文针对北京地区2008年夏季20次较强的对流过程,得出北京市气象局BJ-RUC数值预报系统输出的54511站在分析时次(t=0)和预报时效分别为3和6 h的预报偏差均略差于t=0的分析探空,但是此两个时次的预报探空误差仍然处于可接受的范围内.对比20个对流个例54511站分别基于观测和分析或预报的对流不稳定能量、水平风的垂直切变等基本对流参数可以发现t=0时次模式分析探空在趋势和量级上与基于实际探空观测诊断的对流参数均有较好的一致性,基本上能够较为正确地在模式中反映临近对流发生前实际大气的环境特征;但是当考虑实际的预报时效时,t=3和6 h的预报探空能够提前约1和4 h为预报员提供对未来对流发生潜势预报的判断.因此,此两个时次探空更具有实际的业务应用价值.以两个强对流个例为例分析了BJ-RUC系统提供的分析和预报临近探空的性能及其对强对流潜势预报的指示性作用.结果表明,BJ-RUC输出的分析和预报探空对未来对流发生潜势具有较好的指示作用.但依据模式输出的探空变化要对对流发生时间、强度、落区乃至对流类型进行准确预报仍有一定的难度.  相似文献   

作者更正     

刘红燕 《气象学报》2011,69(6):1062-1063

  相似文献   

北京快速更新循环预报系统（BJ-RUC）要素预报质量评估   总被引：4，自引：2，他引：2  

魏东  尤凤春  杨波  范水勇  陈敏 《气象》2011,37(12):1489-1497

使用自动站观测资料对BJ-RUC系统预报的北京15个观测站的逐时2 m温度、相对湿度、1小时降水量和风速等地面要素质量进行检验评估。结果表明：BJ-RUC系统预报的2 m温度、相对湿度和风速与实况具有一致的变化趋势,但各要素的预报性能不尽相同。结果表明：（1）对于2 m温度的预报,±1℃误差的准确率为0.2～0.5,±2℃误差的准确率更高;预报性能与预报时效无明显关系;温度预报准确性与季节和日变化有关,春、秋季优于冬、夏季,夜间优于白天。（2）对相对湿度的预报整体偏低,夏季白天偏低、冬季白天偏高。（3）对1小时降水的预报,无论全年还是夏季,晴雨预报准确率很高;对0.1 mm降水的TS评分在0.2左右。（4）对不同站点的预报性能存在明显差异。对平原地区,即海拔高度较低的站点预报性能相对较好,15个站点中,对北京的代表站点（南郊观象台）的预报最为准确;对山区站点的预报性能相对较差,对海拔最高的延庆站的预报性能最差。总体来说,BJ RUC对站点要素预报的变化趋势较好,预报准确率较高,具有很好的参考价值,但要素预报与季节、日变化及海拔高度等因素有关.具体应用时还需做适当订正。  相似文献   

北京一次冬季回流暴雪天气过程的数值分析   总被引：6，自引：0，他引：6  

李青春  程丛兰  高华  丁海燕 《气象》2011,37(11):1380-1388

回流天气是华北地区冬、春、秋季节产生降雨（雪）的主要天气类型,预报员常常因对回流天气系统结构特征认识不足和诊断失误而导致预报的失败,是降雨（雪）预报的难点和重点。利用北京地区高分辨率快速循环同化中尺度数值预报系统（BJ-RUC）对2010年1月2—3日一次典型的回流暴雪天气过程进行模拟,分析数值模式的模拟能力,研究各层主要影响系统结构特征及形成暴雪的关键性条件,探讨典型回流暴雪天气过程的形成机理。主要结论为：数值模式对此次暴雪过程的近地面回流冷空气、中低层低值系统及变化特征、主要降雪时段和降雪量模拟效果较好,对降雪落区的模拟存在一定偏差。低层回流偏东风遇到地形后引起垂直运动主要在低层800 hPa以下,所产生的降雪量不大,而其与上游850～700 hPa低涡系统发展东移其前部的上升运动汇合所形成的大范围、深厚、强烈的上升运动是产生明显降雪的关键性条件。上游低涡系统前部西南暖湿气流相对应的大湿度区移近是产生较强降雪的重要条件。持续的低层回流冷空气湿度较大,对于低层大气起到水汽输送的作用。回流冷空气使低层大气维持长时间的水汽输送并与其上层东移的大湿度区相结合,增加湿层厚度,有利于降雪持续而形成较强降雪。降雪开始时间和降雪强度的变化与对流层中下转偏南风的时间和偏南风风速增大有关。  相似文献