不同大尺度强迫条件下考虑初始场与侧边界条件不确定性的对流尺度集合预报试验   总被引：5，自引：0，他引：5  

庄潇然  闵锦忠  蔡沅辰  朱浩楠 《气象学报》2016,74(2):244-258

研究了不同大尺度强迫条件下的暴雨个例中,考虑不同尺度特征的初始扰动与侧边界扰动相互作用构造对流尺度集合预报的可行性,为进一步构建“自适应”于不同强对流天气的对流尺度集合预报系统提供依据。结果表明,在大尺度强迫显著的个例1中,以大尺度扰动信息为主的动力降尺度的增长趋势较集合转换卡尔曼滤波(ETKF)更为显著,且总扰动能量在预报中后期超过集合转换卡尔曼滤波,而在大尺度强迫较弱的个例2中,集合转换卡尔曼滤波扰动能量始终高于动力降尺度。此外,当大尺度强迫显著时,初始扰动与侧边界扰动相匹配会产生相互促进的作用,而不匹配时初始扰动会在预报中后期抑制侧边界扰动的发展,当大尺度强迫较弱时,即使是互相间不匹配的初始扰动与侧边界扰动也能在大部分预报时段起到相互促进的作用,说明初始扰动与侧边界扰动的相互作用机制不仅与天气形势相关,也与二者是否匹配挂钩,另外,扰动的发展特征同样依赖于天气形势;从集合离散度的角度来看,当大尺度强迫明显时,侧边界扰动的作用会在更短的时间内取代初始扰动,从而对离散度起到主导地位;两种初始扰动方法相比,集合转换卡尔曼滤波在多数情况下对总离散度的贡献均大于动力降尺度;从降水量预报及概率预报情况来看,大尺度强迫明显的个例可预报性更高,且各集合成员间的差异较小,大尺度强迫较弱的个例则相反,且当两种初始扰动方案与侧边界扰动相结合时,较仅侧边界扰动均有一定提高。   相似文献   

集合卡尔曼滤波同化中雷达位置的敏感性研究     

乔小湜  闵锦忠  王世璋 《气象学报》2016,74(5):796-814

针对对流尺度集合卡尔曼滤波（EnKF）雷达资料同化中雷达位置对同化的影响进行研究。为了考察强对流出现在雷达不同方位时集合卡尔曼滤波同化雷达资料的能力,以一个理想风暴为例,设计了8个均匀分布在模拟区域周围的模拟雷达进行试验。单雷达同化试验中,初期同化对雷达位置较敏感,而十几个循环后对雷达方位的敏感性降低。造成初期同化效果较差的雷达观测位于模拟区域正南和正北方向,这两部雷达与模拟区域中心的连线垂直于风暴移动方向（即环境气流的方向）。双雷达试验的结果表明,正东、正南、正西和正北方向的雷达组合观测会使同化初期误差较大,这说明并不是所有与风暴连线成90°的雷达组合都能在短时同化中得到合理的分析结果,还需要都处于模拟区域对角线上（即与环境气流成45°夹角）,同化效果才较好。短时同化后的确定性预报结果表明,较大分析误差也会导致较大预报误差。这些分析误差主要是由于同化初期不准确的集合平均场驱动出的不合理的背景误差协方差造成的。当背景场随着同化循环得到改进后,驱动出的合理的背景误差协方差使得不同位置雷达同化造成的差异逐步减小。基于上述结果,引入迭代集合均方根滤波（iEnSRF）算法,结果显示使用该算法后,雷达位置对同化效果的影响减小,同化不同位置的雷达资料均能有效降低分析和预报误差。   相似文献   

EnSRF雷达资料同化在一次飑线过程中的应用研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

高士博  闵锦忠  黄丹莲 《大气科学》2016,40(6):1127-1142

本文利用包含复杂冰相微物理过程的WRF（Weather Research and Forecasting）模式,针对2007年4月23日发生在我国华南地区的一次典型飑线天气过程,分别进行了确定性预报和集合预报试验,发现确定性预报能大致捕捉到飑线系统的发生发展过程,但对飑线后部的层云区模拟效果较差。集合预报能够有效地减少模式的不确定性,大部分集合成员对飑线的模拟效果优于确定性预报。进一步将集合预报得到的40个成员作为背景场,采用EnSRF（Ensemble Square Root Filter）同化多普勒天气雷达资料,并将分析得到的集合作为初始场进行集合预报,通过与未同化雷达资料的集合对比,考察了EnSRF同化多部雷达资料对飑线系统的影响。结果表明:EnSRF雷达资料同化增加了模式初始场的中小尺度信息,大部分集合成员的分析场能够较准确地再现飑线的热力场、动力场和微物理场的细致特征,并且模拟出飑线后部的层云结构。通过对EnSRF分析的集合进行模拟发现,大部分集合成员较未同化雷达资料时模拟效果有明显改善。同化后的集合预报ETS（Equitable Threat Score）评分最高,其次是未同化的集合预报,确定性预报的最低。  相似文献   

地理学的逻辑方法和基本法则   总被引：5，自引：0，他引：5  

楚义芳 《地理学报》1988,(3)

从科学哲学和科学学的角度考察地理学思想史,可以发现:地理学之所以徘徊于科学性不强的“经验科学”的水平,关键在于其科学的理论化和系统化不够。本文对地理学的逻辑方法及其公理系统作了初步探讨,并尝试就此推演地理定理,估计地理学的未来发展趋势。  相似文献   

EOF analysis of a time series with application to tsunami detection     

Elena Tolkova 《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2010

Fragments of deep-ocean tidal records up to 3 days long belong to the same functional sub-space, regardless of the record’s origin. The tidal sub-space basis can be derived via Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis of a tidal record of a single buoy. Decomposition of a tsunami buoy record in a functional space of tidal EOFs presents an efficient tool for a short-term tidal forecast, as well as for an accurate tidal removal needed for early tsunami detection and quantification [Tolkova, E., 2009. Principal component analysis of tsunami buoy record: tide prediction and removal. Dyn. Atmos. Oceans 46 (1–4), 62–82] EOF analysis of a time series, however, assumes that the time series represents a stationary (in the weak sense) process. In the present work, a modification of one-dimensional EOF formalism not restricted to stationary processes is introduced. With this modification, the EOF-based de-tiding/forecasting technique can be interpreted in terms of a signal passage through a filter bank, which is unique for the sub-space spanned by the EOFs. This interpretation helps to identify a harmonic content of a continuous process whose fragments are decomposed by given EOFs. In particular, seven EOFs and a constant function are proved to decompose 1-day-long tidal fragments at any location. Filtering by projection into a reduced sub-space of the above EOFs is capable of isolating a tsunami wave within a few millimeter accuracy from the first minutes of the tsunami appearance on a tsunami buoy record, and is reliable in the presence of data gaps. EOFs with ∼$\sim$3-day duration (a reciprocal of either tidal band width) allow short-term (24.75 h in advance) tidal predictions using the inherent structure of a tidal signal. The predictions do not require any a priori knowledge of tidal processes at a particular location, except for recent 49.5 h long recordings at the location.  相似文献   

我国夏半年降水距平与北太平洋海温异常的奇异值分解法分析   总被引：39，自引：5，他引：39  

江志红  丁裕国 《热带气象学报》1995,11(2):133-141

利用奇异值分解法分析了我国夏半年各月降水距平与北太平洋海温异常的相互关系，指出：（１）平均意义上，秋冬季海温与我国春末至盛夏各月降水存在显著相互关系；（２）秋冬季赤道东太平洋海温对次年４－５月江南东部和７月高原东侧，黄河中下游地区的降水有显著的影响；（３）盛夏至冬季的赤道中东太平洋海温与前一年６月黄淮地区及７月长江流域降水关系密切。  相似文献   

纬向平均的风向改变指数与季节转换          下载免费PDF全文

朱敏  张铭  徐建霞 《热带气象学报》2010,26(1):86-92

通过定义一个能客观定量描述大气环流四维时空变化的风向改变指数WI,用以研究大气环流的时空演变规律和季节转换。在对纬向平均的WI做了经验正交函数(EOF)分析后,得到了其前四个模态。第一模态揭示的是全年平均的WI空间分布的基态。第二模态反映的是WI场的偏差中呈现准调和变化的部分,热带、副热带、温寒带季风区在该模态中均有明显体现。第三模态反映的是WI场的偏差中呈现非调和变化的部分,该部分揭示了因南北半球海陆分布的差异和因大气、海洋流体的非线性效应,其所造成的从春到秋与从秋到春的季节变化的不对称性以及平流层的二月突变现象。第四模态反映的是全球各层盛行风反向区域从春到夏的北进和从夏到秋南撤的现象。  相似文献   

格陵兰冰芯氧同位素显示近千年气候变化的多尺度分析   总被引：4，自引：0，他引：4  

俞鸣同  林振山  杜建丽  张真真 《冰川冻土》2009,31(6)

用经验模态分解(EMD)方法对格陵兰冰盖GISP2冰芯古气候代用指标δ~ (18) O 序列进行分解, 结果表明: 格陵兰近10 ka来气候变化总趋势出现历时约490 a的中世纪暖期和历时约570 a的小冰期, 其间还存在次级的冷暖期变化;气候波动具有3 a、 6.5 a、 12 a、 24 a、 49 a、 96 a、 213 a、 468 a准周期, 既有NESO的因素, 也受制于太阳活动周期的影响. 第7, 第8内在模函数(IMF7, IMF8)波动振幅以及总体趋势分量res在1350A.D.出现明显的转型, 表明1350A.D.为中世纪暖期和小冰期的分界.  相似文献   

几种统计预测方法对1998年南京降水的跨季节预测试验及分析     

胡凤良  王丽琼  左瑞亭  张舰齐 《气候与环境研究》2017,22(1):23-34

对1998年南京降水分别设计并开展了求和自回归滑动平均（Auto-Regressive Integrated Moving Average,ARIMA）模型预测、经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）预测和基于Hilbert变换（HilbertTransformation,HT）的幅频分离预测等3种跨季节统计预测试验。结果表明：ARIMA模型预测结果存在明显的系统性误差且对夏季的降水突变现象预测困难;EMD分解预测的结果虽在降水演变趋势上有明显提高,但仍未能预测出夏季的强降水突变现象,究其原因可能是对高频分量预测效果不好所致;而基于Hilbert变换的幅频分离预测方法能够对各模态分量的瞬时频率和瞬时振幅实施隔离预测,消除两者的相互影响,显著改善高频模态的预测效果,使得最终预测结果最为理想,不仅具有最高的趋势相关性和最小的偏差,而且还较好地预测出了夏季两次强降水过程。不仅如此,在对2003年的降水预测验证中,基于Hilbert变换的幅频分离预测方法同样具有最好的预测效果,表明该方法预测效果较为稳定,为改进跨季节短期气候统计预测技术提供了一个新思路。  相似文献   

集合Kalman滤波同化理论及其数值试验   总被引：2，自引：2，他引：0  

张红华  沈桐立  王桂臣  朱琳 《高原气象》2008,27(3):619-627

集合Kalman滤波用于数值试验有着坚实的理论基础.本文介绍了集合Kalman滤波理论及其技术实现, 在此基础上搭建了集合Kalman滤波同化系统, 用MM5模式同化了实测探空资料并作了48 h的预报试验, 并将预报结果与实测值及4D VAR同化的结果作了比较.试验结果表明: 集合Kalman滤波同化探空资料可以改进MM5模式的预报效果, 且集合Kalman滤波同化后模式的预报效果明显优于4D VAR同化后模式的预报效果.  相似文献