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   

河北沧州市臭氧质量浓度与气象因子的关系分析     

熊险平  沈瑞珊  索春男  李二杰  张唯 《干旱气象》2022,40(1):108-113

利用2014—2020年河北沧州逐小时气象与环境监测数据,对沧州市臭氧(O_(3))污染加剧现状及其与气象因子的关系进行分析。结果表明:(1)沧州地区O_(3)污染呈加剧态势,且O_(3)已上升为该地区首要污染物;O_(3)污染集中出现在5—9月,O_(3)质量浓度日变化呈单峰单谷型,最大浓度出现在16:00前后;(2)5—9月O_(3)日最大8 h平均质量浓度(简称“O_(3)-8 h”)所处时段,平均气温、最高气温、相对湿度、总辐射辐照度与O_(3)质量浓度的相关性较好,本站气压、水汽压和平均风速与O_(3)质量浓度的相关性未通过显著性检验;(3)5—9月O_(3)-8 h时段,当同时满足8 h平均气温高于30.9℃、最高气温高于32.7℃、平均相对湿度低于42.1%、平均总辐射辐照度高于505.8 W·m^(-2)时,出现O_(3)污染的概率达84%;(4)气象因子不是O_(3)小时质量浓度快速增长的充分条件。  相似文献   

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   

2014~2020年东部沿海典型城市甲醛柱浓度年际变化研究          下载免费PDF全文

谭琦馨  葛宝珠  王大玮  潘小乐  王君华  陈学舜  杨文夷  陈焕盛  杨颖川  张颖  王自发 《气候与环境研究》2022,27(2):276-284

  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   

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   

再分析资料和陆面数据同化资料土壤湿度产品在中国北方地区的适用性评估          下载免费PDF全文

刘维成  徐丽丽  朱姜韬  段伯隆  孙义  郑涛 《大气科学学报》2022,45(4):616-629

土壤湿度是地球系统模拟的重要参数之一,准确获得其时空分布和变化特征是研究陆-气相互作用的基础。再分析资料和陆面数据同化资料均可提供全球或区域高分辨率土壤湿度产品,但在使用前需要对其进行评估分析。利用土壤湿度观测数据,计算ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、CRA40再分析资料和GLDAS-Noah、GLDAS-CLSM、CLDAS陆面数据同化资料土壤湿度产品与观测数据的中位数、模拟偏差、相关系数等统计指标,并分季节和气候区讨论不同土壤湿度产品在中国北方地区的模拟效果。结果表明:整体来看,CRA40与观测值的相关性最好,ERA5和ERA5-Land分别对干中心、湿中心模拟效果更好,GLDAS-Noah对于较干土壤地区模拟略偏湿,CLDAS对较湿土壤地区模拟结果以系统性偏干为主,NCEP-DOE R2和GLDAS-CLSM模拟效果较差;ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、GLDAS-Noah和CLDAS在所有季节均为模拟正偏差,春季模拟效果较好的是CRA40、ERA5-Land,夏季和秋季ERA5-Land、ERA5和CRA40与观测值相关性较好,不同产品模拟的冬季土壤湿度和观测值相关性是全年中最小的;不同土壤湿度产品在干旱区以模拟偏湿为主,GLDAS-Noah模拟效果最佳,但模拟土壤湿度峰值和谷值的出现时间较观测较早,GLDAS-Noah、CRA40、ERA5能较好模拟季风区干、湿土壤的持续时段和土壤湿度变化振幅,大部分产品能模拟出夏季风影响过渡区较干土壤和较湿土壤的出现时间。  相似文献   

气象条件对银川市区近地面臭氧质量浓度的影响     

《干旱气象》2021,(2)

利用2014—2016年银川市区近地面臭氧质量浓度观测资料、国家基准气候站银川站地面气象观测资料以及亚欧范围内地面、探空气象观测资料,从气象要素及环流形势两方面系统探讨气象条件对银川臭氧质量浓度的影响。结果表明:银川市区臭氧质量浓度与气温呈正相关,与相对湿度呈负相关;风力较小时垂直混合起主导作用,臭氧质量浓度与风力呈正相关,而风力较大时水平扩散起主导作用,臭氧质量浓度与风力呈负相关;偏南风及朝向贺兰山的风向,有利于臭氧浓度上升。造成银川市区臭氧污染的环流形势有槽脊型(44%)、宽广低槽型(21%)、副高型(16%)、东北高脊型(8%)和其他型(11%),近地层逆温和海平面低压(或倒槽)是造成银川市区臭氧污染最重要的天气系统。  相似文献   

中国大陆7级以上地震频次场时空异常特征     

罗国富  屠泓为  丁风和  马禾青  杨明芝 《地震》2022,42(1):181-196

本文以地震频次作为地震活动的变量, 通过自然正交函数展开方法, 计算中国大陆7级以上强震前的地震活动频次场, 提取出强震前时间因子和空间等值线的异常。 结果表明, 强震前时间因子出现超过均方差的高值或低值异常, 异常多数分布在频次场的前4个典型场, 具有多分量特点, 第1个典型场异常贡献率最大(占总场40%～60%), 绝大部分强震前5～8年出现长期异常, 部分强震前1～2年出现中期异常, 少数强震前3月出现短临异常的特征。 区域频次等值线出现的高梯度旋涡区域是异常危险区, 等值线值大于0.9且具有活动构造的危险区往往是强震的发震位置。 另外, 地震频次场与传统方法的区域地震活动频次(3月)震例对比, 表明频次场时间因子异常具有自己的独特优越性和缺陷, 并讨论了这些方法的差异性。  相似文献   

高铁地震波场中的多普勒效应及应用     

蒋一然  宁杰远  温景充  石永祥 《中国科学:地球科学》2022,(3)

通过理论分析,提出铁路高架桥桥墩的周期性分布将会在高铁地震波场的特殊频率中产生多普勒效应,同时还分析了这种多普勒效应对波场频谱特征的影响,分析结果在河北省容城县实际高铁地震波场记录中得到了验证.研究还发现,具有显著多普勒效应的波场成分沿传播方向振动,且传播速度单一,显示这部分波场以P波震相为主.进一步地,提出了一种基于多普勒效应的测速方法,并对该地区沿铁轨的介质波速进行了尝试性测量,测量结果显示出高度的一致性和稳定性.  相似文献