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   

集合预报误差在GRAPES全球四维变分同化中的应用研究Ⅱ：参数选取与数值试验     

龚建东  张林  王瑞春 《气象学报》2021,79(1):48-64

研究的第一部分讨论了如何有效应用集合预报误差的科学方案,确定了集合预报误差在GRAPES（Global Regional Assimilation and PrEdiction System）全球4DVar（four dimensional variational data assimilation）中应用的分析框架。在此基础上研究了针对集合预报误差实际应用于GRAPES全球4DVar,解决接近或超过100个集合样本数时高效生成的计算效率问题,以及与GRAPES全球4DVar匹配的同化关键参数确定问题。选择基于4DVar的集合资料同化方法生成集合样本,通过将第1个样本极小化迭代过程中产生的预调节信息用于其他样本极小化做预调节,将计算效率提高了2倍。通过时间错位扰动方法增加集合样本数,实现集合样本增加到3倍。对集合方差进行膨胀,并选择水平局地化相关尺度为流函数背景误差水平相关的1.4倍。通过批量数值试验方法确定背景误差与集合预报误差的权重系数,对60个集合样本当集合预报误差权重为0.7时预报效果最好。对北半球夏、冬两季各52 d的批量试验表明,对于南、北半球En4DVar （ensemble 4DVar）较4DVar的改进在冬季主要集中在700—30 hPa,而在夏季主要集中在400—150 hPa。赤道地区受季节影响较小,En4DVar对位势高度、风场与温度的改进都较为明显,且经向风场的改进最为显著。文中研发的集合预报误差在GRAPES全球4DVar中应用的方法合理可行。   相似文献   

地基微波辐射计与探空数据对比分析          下载免费PDF全文

曹梅  王斌  杨珍  张颖梅 《陕西气象》2021,(5):47-54

利用西安泾河国家高空气象站2020年1—9月电子探空仪在0～10 km探测高度内观测的温度和水汽密度数据,与同址的MWP967KV型地基微波辐射计反演的同类气象数据对比分析,以评估微波辐射计反演气象要素的准确性。结果表明：MWP967KV型地基微波辐射计反演的温度廓线与探空数据相关性较高,平均偏差小于15 ℃,均方差小于20 ℃,两者相关性达到0990;水汽密度的平均偏差和均方差均小于10 g/m3,相关性为0972;在任何天气条件下,温度的相关性均较高,水汽密度相关性较好;在雨天天气条件下,地基微波辐射计反演廓线与探空仪观测数据一致性最高,说明地基微波辐射计对厚云的反演精度比薄云高。地基微波辐射计在观测精度和探测高度方面还需要进一步优化改进,使其能获得高质量的探空观测资料。  相似文献   

基于伴随敏感性的风廓线雷达和地基微波辐射计观测对模式预报的影响评估研究          下载免费PDF全文

唐兆康  鲍艳松  顾英杰  范水勇  齐亚杰  崔伟  陈强 《大气科学》2022,46(4):775-787

同化大量观测资料可以有效地改进模式预报结果,但不同观测对预报的影响有着显著差异,合理评估观测对预报的贡献是数值模式中最具挑战性的诊断之一。本文采用基于伴随的预报对观测的敏感性（Forecast Sensitivity to Observation,简称FSO）方法,构建WRFDA（Weather Research and Forecasting model’s Data Assimilation）框架下的WRFDA-FSO系统。基于2019年9月超大城市项目在北京地区获取的风廓线雷达（Wind Profile Radar,简称WPR）和地基微波辐射计（Microwave Radiometer,简称MWR）观测数据,利用WRFDA-FSO系统,开展观测对WRF模式12 h预报的影响试验,并分析风温湿观测对预报的贡献。结果表明:（1）同化的观测资料（MWR、WPR、Sound、Synop和Geoamv）均减小了WRF模式12 h预报误差,对预报为正贡献,其中MWR观测对预报的影响最大,WPR风场观测对预报的改进效果优于Sound的风场观测。（2）WPR的U、V观测和MWR的T、Q观测中,V观测和T观测对预报的正贡献值更高,对预报的改进效果更优。（3）WPR和MWR多数高度层的观测均减小了预报误差,对预报为正贡献,其中MWR的T观测对预报的正贡献主要位于近地面800 hPa以下。  相似文献   

实时天气背景依赖的反射率因子间接同化及多暴雨个例试验          下载免费PDF全文

黄静  陈耀登  陈海琴  王黎娟 《大气科学》2022,46(3):691-706

为避免直接同化时反射率非线性观测算子线性化带来的线性近似误差问题,目前许多研究和业务中还常采用间接同化方式来同化雷达反射率因子,其通过背景场温度判定水凝物类型及比例。基于一种实时天气背景依赖的雷达反射率因子间接同化方案,进行了4次暴雨过程（2次强对流,2次锋面）的循环同化及预报试验。结果表明:对于强对流暴雨个例,相对于传统温度判定方案,天气背景依赖方案的温度预报误差更小、降水预报评分更高,而对于锋面过程区别不明显;进一步机理分析表明,对于强对流暴雨个例,由于背景依赖方案在同化反射率因子时引入了实时天气背景信息,使得分析场水凝物结构能够更好表征实际对流特征且与其它模式变量更为协调,进而改善了模式预报的热、动力及水汽条件,从而改善了降雨预报效果;而锋面暴雨由浅对流过程占主导,水凝物以低层的雨水为主导,冰相水凝物对于该过程的影响较小,由于两种方案反演的雨水结构和量级均相似,因此降雨预报差异较小。  相似文献   

长江三角洲地区人体舒适度时空变化特征北大核心CSCD     

张春阳  李正泉  肖晶晶  周良女  方贺  张立波  张含 《气候与环境研究》2022,27(5):669-678

基于1981~2020年ERA5逐小时再分析资料,采用通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)计算方法,分析了气候变化背景下长江三角洲地区人体生理热响时空变化特征。研究表明:近40年长江三角洲地区人体无冷热胁迫气候条件的出现频率约为43.77%、热胁迫和冷胁迫出现频率分别约为22.42%和33.81%,其中,显著热胁迫和显著冷胁迫出现频率分别约为8.38%和1.58%;在空间分布上,长江三角洲地区无冷热胁迫气候条件的出现频率总体表现为南多北少地带性分布,兼有山区多平原少、沿海多内陆少分布特征,显著热胁迫主要出现在皖西和皖南的平原以及浙江的嘉绍平原和金衢盆地,显著冷胁迫主要出现在苏北、皖北和舟山以北的沿海岸区;在全球气候变暖背景下,长江三角洲地区UTCI值的年代际变化呈上升趋势,由1981~1990年13.83℃增加至2011~2020年14.75℃,人体生理热响应表征为冷胁迫减少、热胁迫增加、无冷热胁迫基本不变,春季无冷热胁迫时长的增加基本抵消了夏季无冷热胁迫时长的减少。  相似文献   

基于扰动模式的四维变分资料同化系统框架的设计完善和数值试验     

冯业荣  薛纪善  李梦婕  戴光丰 《气象学报》2021,79(6):902-920

为了建立一个应用于区域数值预报的四维变分资料同化（4DVar）系统,在近期开发的扰动预报模式GRAPES_PF基础上,开发完善增量四维变分同化系统框架。该框架中暂不包含物理过程（长短波辐射、边界层过程、对流参数化和云微物理等）。对比业务使用的GRAPES 3DVar系统,增加了温度控制变量。将无量纲Exner气压与流函数的线性风压平衡方程直接在地形追随垂直坐标面上求解,且通过广义共轭余差法（GCR）求解扰动亥姆霍兹（Helmholtz）伴随方程。利用人造“探空”资料对2015年10月台风“彩虹”进行了理想数值试验。试验结果表明,所开发的扰动四维变分同化框架得到了预期的结果,即同化更多资料并反复受到模式约束的四维变分同化系统能有效改善初值质量,进而改善区域数值预报。建立的区域四维变分同化框架合理可行,为进一步发展包含完整物理过程的区域四维变分同化系统奠定了研究基础。   相似文献   

茂名综合气象观测业务保障系统的设计与实现     

《广东气象》2021,43(3)

基于IIS6.0,构建配置ASP、PHP应用环境,利用ASP与PHP动态网页技术共同设计与实现茂名综合气象观测业务保障系统的Web服务器平台。该系统功能包括获取茂名全市国家级气象观测站正点到报的提示信息、历史年月报表资料下载、综合观测业务工作制度查阅和区域自动气象站维护巡检信息管理等。该系统以Web页面为交互界面,采用Access数据库、HTTP访问协议及AJAX等技术整合分析处理数据,在原有的业务系统上为装备保障人员提供一个更为直接、方便的辅助系统。  相似文献   

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用     

董琪如  邱晓滨  王莹  王泽林  李季  梁绵 《气象与环境学报》2021,37(3):1-11

利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其3D-Var（Three-Dimensional Variational assimilation）变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明：以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因在于预报的低层西北冷空气较强,从而导致较强的低层切变,再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明,对于单次雷达资料,同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率,对低层热力层结有改善作用,为飑线发展提供了不稳定能量;对于循环同化,通过观测的影响和模式自身的热动力调整,对流场也有较好的修正作用,为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。  相似文献   

2020年1月16日库车M_S5.6地震前兆异常初步分析     

张治广  钱才  邢喜民  木拉提江·阿不来提 《内陆地震》2022,(1):9-16

利用常用的形态分析法,研究2020年1月16日库车M_S5.6地震的前兆异常变化特征。结果显示：地震发生前,震中250 km范围内共6套观测仪器出现了7项前兆异常变化,其中背景异常2项,中短期异常5项,背景异常特征主要表现为震前数据发生趋势转折变化,中短期异常特征主要表现为数据年变幅度的改变、倾斜方向改变和速率的快速变化等。最后,对异常的时间进程和空间分布特征进行分析,异常项主要位于震中距为225 km的库尔勒地震台,对应中短期异常数量在2019年12月以后达到峰值5项,地震发生在异常结束后的阶段。通过对库车M_S5.6地震震前前兆异常特征进行分析,以便为该区域未来的地震预测提供一定的科学依据。  相似文献