Effects of terrain-following vertical coordinates on high-resolution NWP simulations   总被引：5，自引：3，他引：2       下载免费PDF全文

李超  陈德辉  李兴良  胡江林 《Acta Meteorologica Sinica》2015,29(3):432-445

With increasing resolution in numerical weather prediction(NWP)models,the model topography can be described with finer resolution and includes steeper slopes.Consequently,negative effects of the traditional terrain-following vertical coordinate on high-resolution numerical simulations become more distinct due to larger errors in the pressure gradient force(PGF)calculation and associated distortions of the gravity wave along the coordinate surface.A series of numerical experiments have been conducted in this study,including idealized test cases of gravity wave simulation over a complex mountain,error analysis of the PGP estimation over a real topography,and a suite of real-data test cases.The GRAPES-Meso model is utilized with four different coordinates,i.e.,the traditional terrain-following vertical coordinate proposed by Gal-Chen and Somerville(hereinafter referred to as the Gal.C.S coordinate),the one-scale smoothed level(SLEVE1),the two-scale smoothed level(SLEVE2),and the COSINE(COS)coordinates.The results of the gravity wave simulation indicate that the GRAPES-Meso model generally can reproduce the mountain-induced gravity waves,which are consistent with the analytic solution.However,the shapes,vertical structures,and intensities of the waves are better simulated with the SLEVE2 coordinate than with the other three coordinates.The model with the COS coordinate also performs well,except at lower levels where it is not as effective as the SLEVE2 coordinate in suppressing the PGF errors.In contrast,the gravity waves simulated in both the Gal.C.S and SLEVE1 coordinates are relatively distorted.The estimated PGF errors in a rest atmosphere over the real complex topography are much smaller(even disappear at the middle and upper levels)in the GRAPES-Meso model using the SLEVE2 and COS coordinates than those using the Gal.C.S and SLEVE1 coordinates.The results of the real-data test cases conducted over a one-month period suggest that the three modified vertical coordinates(SLEVE1,SLEVE2,and COS coordinates)give better results than the traditional Gal.C.S coordinate in terms of forecasting bias and root mean square error,and forecasting anomaly correlation coefficients.In conclusion,the SLEVE2 coordinate is proved to be the best option for the GRAPES-Meso model.  相似文献   

适应性观测研究现状和展望   总被引：4，自引：1，他引：3       下载免费PDF全文

马旭林  于月明  陈德辉 《Acta Meteorologica Sinica》2015,73(2):221-235

适应性观测是指为了有针对性地提高高影响天气数值预报的质量,在已有观测系统基础上对特定敏感区域/特定时段进行补充性加强观测。十多年来,这种旨在提高数值预报质量的新策略在国际上引起高度重视,成功开展了多个系列外场观测试验,并在适应性观测敏感区识别方法的发展和适应性观测资料同化后对数值预报质量影响的定量评估等方面均取得了重要的研究成果。文中简述了适应性观测问题及其目的,着重分析和总结了目标敏感区识别方法及其特点和适应性观测对数值预报质量的影响等方面的研究进展,并讨论了适应性观测资料改进未来数值预报质量需要解决的关键科学问题。  相似文献   

VERIFICATION OF TROPICAL CYCLONE RAINFALL PREDICTIONS FROM CMA AND JMA GLOBAL MODELS     

王雨  沈学顺  陈德辉 《热带气象学报(英文版)》2012,18(4):537-542

The number of tropical cyclone (TC) genesis over the South China Sea and the Northwest Pacific Ocean in 2009 is significantly less than the average (27.4). However, the number of landfall TC over mainland China and its associated rainfall is more than the average. This paper focuses on the performance of numerical weather prediction (NWP) of landfall TC precipitation over China in 2009. The China Meteorological Administration (CMA) and Japan Meteorological Agency (JMA) models are compared. Although the schemes of physical processes, the data assimilation system and the dynamic frame are entirely different for the two models, the results of forecast verification are similar to each other for TC rainfall and track except for TC Goni. In this paper, a day with daily rainfall amount greater than 50 mm was selected as a storm rain day when there was a TC affecting the mainland. There are 32 storm rain days related to the landing of typhoons and tropical depressions. The rainfall forecast verification methods of National Meteorological Centre (NMC) of CMA are selected to verify the models’ rainfall forecast. Observational precipitation analyses related to TCs in 2009 indicate a U-shape spatial distribution in China. It is found that the rain belt forecasted by the two models within 60 hours shows good agreement with observations, both in the location and the maximum rainfall center. Beyond 3 days, the forecasted rainfall belt shifts northward on average, and the rainfall amount of the model forecasts becomes under-predicted. The rainfall intensity of CMA model forecast is more reasonable than that of JMA model. For heavy rain, the JMA model made more missing forecasts. The TC rainfall is verified in Guangdong, Guangxi, Fujian and Hainan where rainfall amount related to TCs is relatively larger than in other regions. The results indicate that the model forecast for Guangdong and Guangxi is more skillful than that for Hainan. The rainfall forecast for Hainan remains difficult for the models because of insufficient observation data and special tropical ocean climate.  相似文献   

大气数值预报模式中高度地形追随坐标的设计研究：理论分析与理想试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

李超  陈德辉  李兴良 《气象学报》2012,70(6):1247-1259

采用一种统一的地形追随坐标的形式,对Gal-Chen & Somerville(简称Gal.C.S坐标)、平缓坐标(smoothed level vertical coordinate,简称SLEVE坐标)等几种典型的高度地形追随坐标进行了气压梯度力计算误差影响和二维质量平流试验的理论分析,并与一种新提出的高度地形追随坐标——三角函数平缓坐标(简称COS坐标)进行比较.气压梯度力计算误差分析结果显示,与Gal.C.S坐标相比,单尺度平缓坐标(简称SLEVE1坐标)、双尺度平缓坐标(简称SLEVE2坐标)和COS坐标在减小气压梯度力计算误差上有不同程度的改进,SLEVE2坐标和COS坐标比其他两种坐标更具优势,衰减系数b和坐标转换的雅可比项对减小误差起决定性作用.二维质量平流试验也有类似的结果,与无地形的参考试验结果相比,COS坐标的质量输送计算误差最小,且经优化的COS坐标的质量输送计算误差几乎和参考计算误差完全重合,在4种坐标中最优.  相似文献   

GRAPES三维云初始场形成及在短临预报中的应用   总被引：4，自引：4，他引：0       下载免费PDF全文

朱立娟  龚建东  黄丽萍  陈德辉  江源  邓莲堂 《应用气象学报》2017,28(1):38-51

围绕GRAPES_Meso的云初始场形成,以ARPS模式云分析方案为基础,优化诊断后应用我国风云二号静止气象卫星云产品、多普勒天气雷达三维组网拼图产品等观测资料结合模式背景信息,根据云热力-动力学原理及观测试验经验关系等,对云初始场的信息进行分析并通过松弛逼近同化方法实现对云内微物理信息同化应用。GRAPES_Meso中采用优化后的云初始场方案,水平分辨率为0.03°×0.03°和0.1°×0.1°的1个月（2014年7月15日-8月14日）连续试验和个例分析结果显示:云初始场形成方案能够分析出飑线等天气系统的云系和云内微物理变量特征。从模拟云图看,包含云初始场信息的GRAPES_Meso的云系的形态特征和分布范围短时临近预报结果更为准确。云初始场信息同化应用后,在1 h的时间尺度上,即可预报出与实况更为接近的降水;0~12 h时间范围内对降水均有积极的影响,可满足短时临近预报的需求,降水量级略偏大。批量连续试验（水平分辨率为0.03°×0.03°和0.1°×0.1°）的各个量级降水ETS（equitable threat score）评分都显著提高。  相似文献   

降雨型滑坡的集合预报模型及其初步应用的试验研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

陈悦丽  陈德辉  李泽椿  吴亚丽  黄俊宝 《大气科学》2016,40(3):515-527

滑坡的实时预警系统GRAPES-Landslide是将数值天气预报模式GRAPES (Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)与滑坡预测模型TRIGRS (Transient Rainfall Infiltration and Grid-based Regional Slopestability)进行单向耦合建立起来的动力数值预报预警系统。由于滑坡预测模型TRIGRS中的关键水土参数具有空间分布很不均的特性,很难获取准确的数据加以描述,使得滑坡事件的激发、预测存在很大的不确定性,同时数值天气预报模式本身具有不确定性,因而用于诱发滑坡灾害的估测降水存在不确定性,进而使得滑坡的预报存在偏差。本研究基于预测降水和水土参数分布不确定性的考虑,提出了GRAPES-Landslide滑坡集合预报模型。滑坡集合预报模型中有5个不同的预报降水成员,分别是(1) GRAPES_MESO业务模式、(2)"暖-潜热加热纳近方法、(3)基于九点平滑滤波的"暖-潜热加热纳近"方法、(4)对(1)~(3)的降水成员进行简单平均、(5)对(1)~(3)的降水成员进行概率匹配的集合。根据水土参数呈正态分布的特点,通过Monte-Carlo方法随机生成100组扰动参数值。将5个预报降水与100组扰动水土参数结合,组成GRAPES-Landslide滑坡集合预报模型。选择2013年7月18日00时到7月19日12时(协调世界时)福建省"西马仑"台风降雨引发闽三角地区发生大量滑坡灾害为例,进行实际预报试验。初步研究结果表明本文建立的GRAPES-Landslide滑坡集合预报系统所预测的滑坡频发区与观测区域有很好的吻合度,与目前的滑坡业务预报结果相比有明显改进,落区更精细化。因此,GRAPES-Landslide滑坡集合预报系统综合考虑了降水预报的不确定性和非均匀分布的水土参数的不确定性,为区域滑坡预测提供了一种新的可能方法。  相似文献   

逐层平滑地形的平缓地形追随坐标在高分辨率GRAPES模式中的应用研究     

李超  陈德辉  李兴良  胡江林 《气象学报》2021,79(2):300-308

高分辨率GRAPES模式如3 km模式对地形的识别程度更高,模式中各高度坐标面可识别的地形坡度也更大,地形作用带来的气压梯度力计算误差和平流输送误差更突出。平缓地形追随坐标可以通过多种方式衰减坐标面上的地形影响进而减小这些计算误差。选择一种逐层平滑地形的平缓地形追随坐标,基于GRAPES-3km模式进行理想试验和批量模拟试验。试验结果显示:逐层平滑地形的平缓地形追随坐标相对其他平缓地形追随坐标对地形重力波模拟更接近解析值;24 h滚动预报月连续模拟试验中逐层平滑地形的平缓地形追随坐标一定程度上能降低高层月平均的温度场、风场的模拟误差,月平均的降水评分也有所提高。逐层平滑地形的平缓地形追随坐标应用于GRAPES-3km模式有较好的模拟效果。   相似文献   

利用T₁₀₆L₁₉进行台风路径预报试验   总被引：5，自引：3，他引：2  

麻素红  万丰  陈德辉  王诗文 《热带气象学报》2003,19(3):243-252

为能提供较长时效的台风路径数值预报,利用国家气象中心中期数值预报业务谱模式T106L19在其第一猜测场或分析场中加入人造台风模型,进行了96小时的台风路径预报试验。结果表明：由于人造台风模型的加入,使T106L19对台风路径的预报能力有较大的提高,尤其是当T106L19的第一猜测场或分析场中台风涡旋相当弱的情况下效果更明显。另外我们采取三种不同的嵌入方式在T106L19,的资料场中加入人造台风。三种方式分别是：分析前加入人造台风模型(将人造台风模型加在第一猜测场上—T106L19的6小时预报场);分析后加入人造台风模型(将人造台风模型加在分析场上);分析前及分析后两次加入人造台风模型。个例试验结果表明：从平均情况来看分析前加入人造台风模型在台风路径预报前期有较好的表现,其24小时预报距离误差为184．5km,48小时为278．1km,72小时为515．6km。结果的分析还发现：T106L19的初值化使所加入的人造台风涡旋有较大的平滑,初值化后的中心气压值一般在995hPa左右。这对于台风路径的预报会有较大的影响。  相似文献   

出席THORPEX—ICSC第四次会议情况汇报     

郑国光  陈德辉 《气象科技合作动态》2005,(3):1-7

THORPEX国际核心指导委员会(ICSC，International Core Steering Committee)第四次会议于2004年12月2～3日在加拿大蒙特利尔召开，会议的中心议题包括2004年度THORPEXICSC工作报告，THORPEX实施计划字稿的进一步细化，落实WMO执行理事会第56次届会关于THORPEX计划的决议要求，  相似文献   

参加THORPEX亚洲委员会第5次会议及专题研讨会情况报告     

陈德辉王金星  龚建东宗翔 张林 《气象科技合作动态》2007,(6):7-11

1 概况 2007年7月25-26日在日本筑波国际会议中心，THORPEX亚洲区域委员会举行了第5次工作会议及专题研讨会，来自中国、印度、日本、韩国、俄罗斯等国的THORPEX亚洲区域委员会成员和科学家30多人出席了会议。中国气象局科技司王金星、国家气象中心龚建东、国家气象信息中心宗翔、  相似文献