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1.
新一代数值预报系统GRAPES研究进展   总被引:56,自引:15,他引:41       下载免费PDF全文
中国气象科学研究院(灾害天气国家重点实验室)自2000年起,先后在科技部“973”重大基础项目“我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究”和“十五”重点攻关项目“中国气象数值预报系统技术创新研究”支持下,主持承担了中国气象局新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统GRAPES(Global/Regional Assimilation andPrEdiction System)的研究开发,围绕着资料同化、模式动力框架、物理过程、大型软件工程等核心技术开展了自主创新研究,取得了非静力中尺度模式、三维变分资料同化、标准化、模块化、并行化模式程序软件等方面的突出成果,部分成果已在业务上得到了应用,显示了良好的技术性能和业务发展潜力。GRAPES系统是完全依靠中国科学家的力量自主研究发展的、先进的新一代数值预报系统。该文简要介绍GRAPES的研究内容、主要研究进展和初步应用,以及未来发展的初步计划。  相似文献
2.
春季欧亚大陆地表气温变化特征的气候意义   总被引:11,自引:3,他引:8       下载免费PDF全文
研究了春季欧亚大陆地表气温的年际变化及其相联系的环流场特征,发现春季欧亚大陆地表气温年际变化呈现为大陆尺度的南北跷跷板式的空间分布特征,即当中高纬度地表气温为正距平时,副热带地区则为负距平,反之亦然。这种空间分布型代表了欧亚大陆中高纬度地表气温年际变化的主要特征。进一步的研究表明,这种变化与前期冬季北大西洋涛动(NAO)有着显著的正相关,而与同期的NAO无关。同时,欧亚大陆地表气温异常存在着明显的从冬到夏的持续性。与东亚初夏气候变化关系的研究表明,春季欧亚大陆地表气温的变化通过影响鄂霍次克高压的变化进一步影响初夏梅雨的变化。当春季欧亚大陆中高纬度地表气温为正距平时,鄂霍次克高压偏强,初夏梅雨较活跃,反之亦然。  相似文献
3.
GRAPES_GFS全球中期预报系统的研发和业务化   总被引:10,自引:6,他引:4       下载免费PDF全文
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程,重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展,概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务〖JP〗化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减(damping)算法、提高模式分辨率等,改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案,以及物理过程的调用计算等,全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面,研发了模式空间三维变分(3DVar)系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时,对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估,总体来说,该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0,与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势,降水、2 m温度等预报也优势明显。  相似文献
4.
CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验   总被引:8,自引:3,他引:5       下载免费PDF全文
CAMS复杂云微物理方案是混合相双参数方案,包括11个云物理变量和31个云物理过程,能够同时预报水成物的比质量和数浓度.通过在GRAPES非静力中尺度模式中增加预报量并修改相关程序后,实现了二者的耦合,耦合后模式运行稳定.选取2005年8月15-17日我国华北地区一次暴雨过程,利用耦合后的模式进行48h模拟试验,同时还选取了GRAPES模式中其他3个比较复杂的微物理方案进行模拟,着重分析了降水和水成物分布的模拟结果.研究结果表明:CAMS方案能够模拟出与实测相接近的雨带分布特征,并且对降水演变的模拟结果与其他方案比较一致,对暴雨中心位置的模拟有待改进.CAMS方案模拟的水成物垂直分布与其他方案相比具有相似的总体特征,各相态粒子的量级和分布合理,不同方案的结果在量值上有所差别.个例分析结果显示出CAMS方案对降水和水成物的分布能够合理描述.今后应通过更多个例进行更为精细的模拟试验,对新方案进行检验.  相似文献
5.
GRAPES模式动力框架的长期积分特征   总被引:6,自引:2,他引:4       下载免费PDF全文
通过考虑动量表面拖曳并利用牛顿松弛方法将温度松弛到纬向对称的温度场,对GRAPES模式的动力框架进行了长期时间积分试验。通过统计分析其积分结果表明:GRAPES模式的动力框架可以模拟出大气环流的基本特征;随着分辨率的提高,GRAPES模式动力框架的模拟结果显示出收敛的特性;虽然GRAPES模式动力框架采用的是能量不守衡的半隐式半拉格朗日时间积分方案,但长期时间积分试验表明其能量基本保持稳定。这些结果显示使用GRAPES模式动力框架作大气环流和气候研究的大气动力框架是可行的,同时也为进一步改进GRAPES模式动力框架提供了线索和依据。  相似文献
6.
GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。  相似文献
7.
气象水文耦合的洪水预报研究进展   总被引:5,自引:4,他引:1       下载免费PDF全文
包红军  王莉莉  沈学顺  李致家  黄小祥 《气象》2016,42(9):1045-1057
从洪水预报中定量降水预报应用进展、面向洪水预报的流域水文模型研究进展、气象水文耦合预报不确定性研究进展三个方面系统介绍气象水文耦合的洪水预报研究进展。研究指出,融合预报员预报的格点化定量降水预报技术是提高面向洪水预报的流域降水预报精度的重要方法,中尺度集合预报技术是提升流域局地性强降水预报能力的主要途径;概念性与物理性相结合的分布式水文模型是面向洪水预报的流域水文模型发展方向;水文集合预报是考虑气象水文单向耦合预报不确定性有效解决技术,贝叶斯系列模型可为分析气象水文预报不确定性提供重要的借鉴意义。  相似文献
8.
不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响   总被引:4,自引:2,他引:2       下载免费PDF全文
近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseach and Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。  相似文献
9.
PRM标量平流方案在GRAPES全球预报系统中的应用   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS (Global-Regional Assimilation and PrEdiction System, Global Forecast System) 中采用的QMSL(Quasi-Monotone Semi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒。本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM(Piecewise Rational Method)引入GRAPES_GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理。通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案。通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用。  相似文献
10.
GRAPES单柱模式的试验研究   总被引:3,自引:1,他引:2       下载免费PDF全文
杨军丽  沈学顺 《气象学报》2012,70(2):275-290
根据GCSS WG4(Global Energy and Water Cycle Experiment Cloud System Study Working Group 4)第3次个例模拟的观测数据,为GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)设计了一个可用于检验其整套物理参数化过程对夏季中纬度陆地天气过程模拟的单柱模式试验,并利用该试验考察了不同复杂度的两种陆面过程(CoLM和SLAB)对温、湿度和降水模拟的影响。整个观测时段的模拟表明,模拟的降水与观测的量级一致,位温和水汽混合比没有明显偏离观测,这说明本试验的构造是合理的。考虑到模式系统误差对长期积分结果的影响,随后选取了4个降水子时段分别进行积分。结果表明,使用CoLM方案模拟得到的累积降水量均大于使用SLAB方案的,但使用CoLM方案时出现虚假降水的概率较大。由于区域平均的初始热动力廓线比实际降水发生地区偏干,使用两个方案的模拟均对子时段3的第1个降水事件延迟24h左右,这对其在子时段3的相关系数都很小有贡献。时间平均的位温和水汽混合比误差分析表明,使用CoLM模拟的子时段1和2的对流层低层偏冷、偏湿,而其他情况下为偏暖、偏干。对流层低层位温的误差与地表气温的误差一致。此外,还发现使用CoLM模拟得到的感热通量偏小,潜热通量偏大,而使用SLAB模拟得到感热通量偏大,潜热通量偏小。对流层中高层,子时段1和4为偏冷、偏湿,对应降水偏少(使用CoLM的模拟在子时段1的降水偏多归因于虚假降水);子时段2,使用CoLM的模拟为偏暖、偏干,对应降水偏多,使用SLAB的模拟为偏冷、偏干,对应降水偏少;子时段3,使用两个陆面方案的模拟均为偏冷、偏干,对应降水偏多。  相似文献
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