国家科技支撑计划(2008BAC37B03)
- 作品数：7 被引量：87H指数：6
- 相关作者：黄思训杜华栋赵延来陈敏范水勇更多>>
- 相关机构：中国气象局北京城市气象研究所解放军理工大学国防科学技术大学更多>>
- 发文基金：国家科技支撑计划国家自然科学基金气象关键技术集成与应用项目更多>>
- 相关领域：天文地球更多>>
- 正则化方法同化多普勒天气雷达资料及对降雨预报的影响被引量：6
- 2011年
- 基于三维变分同化(3DVAR)的思想,提出一种适用于多普勒天气雷达资料直接同化的正则化方法.从寻求Yo=H(X)带有偏差δ的极小模解出发,引入正则化思想,并给出与3DVAR方案不同的新代价函数.针对2008年8月14日发生在北京地区的一次局地暴雨过程,设计了一组数值试验,并采用L曲线准则后验选取最优正则化参数.数值结果表明:正则化方法和3DVAR方案均能有效同化多普勒雷达资料,雷达径向速度的同化效果明显好于反射率因子;正则化参数取值越小,分析场增量越明显,同化进入初始场的中小尺度信息越多,分析场与观测场越接近;同化得到的分析场,能够在一定程度上缩短模式起转调整时间,提高短期降雨预报的准确率,其中最优选取正则化参数的同化试验能够延长雷达资料同化时效,进一步改善降雨预报效果,合理雨区雨带分布,相应得到的TS评分也更高.
- 赵延来黄思训杜华栋仲跻芹
- 关键词：多普勒雷达资料正则化3DVAR降雨预报
- 三维变分同化中多变量平衡约束设计被引量：8
- 2013年
- 在现代变分同化系统中,背景场误差协方差起着决定观测信息的空间分布特征、匹配不同变量间的关系和保证分析增量平衡的作用。基于NMC(National Meteorology Centre)方法,设计了一个新的多变量平衡约束算子:在物理变换中,构建相对湿度和其余控制变量间的平衡约束算子;同时分别采用经验正交函数方法和递归滤波器来模拟控制变量(ψ,χu,Tu,hru,psu)T的垂直误差协方差和水平误差协方差。利用2009年6月2日到8月9日间WRF模式的预报差值场,对新的背景场误差协方差进行模拟分析。单点观测试验表明,新的背景场误差协方差实现了观测信息在干湿变量之间的传递,而且相对湿度具有与温度相似的增量场分布。
- 赵延来黄思训张维峰杜华栋
- 变分同化结合广义变分最佳分析对微波散射计资料进行海面风场反演被引量：8
- 2010年
- 针对微波散射计资料的海面风场反演,本文首先利用QuikSCAT卫星散射计的近实时资料,借助荷兰皇家气象学会的SeaWinds散射计数据处理模式,在不同风速和海域的情况下,采用多解方案结合二维变分同化方法进行风向的模糊去除,达到消除解的不唯一性的目的,且对4种反演结果(低速风、中速风、高速风和近海岸风)与美国国家海洋和大气管理局卫星资料中心的近实时风场数据的对比分析,说明了该技术的有效性.在此基础上,对反演得到的中速风场利用广义变分最佳分析方法进行了调整,调整后的风场结构有了进一步的改善.此方法可为我国散射计资料反演海面风场的研究提供新的思路和方法.
- 张亮黄思训刘宇迪钟剑
- 关键词：正则化方法
- 雷达反射率资料的三维变分同化研究被引量：39
- 2013年
- 应用天气研究和预报模式(WRF)三维变分系统中一种新的雷达反射率资料间接同化方法来进行反射率资料的三维变分同化研究,评估雷达反射率资料对夏季短时定量降水预报的作用。该方法不直接同化雷达反射率资料,而是同化由反射率资料反演出的雨水和估计的水汽。以2009年夏季北京地区发生的4次强降水过程为例,考察了北京市气象局业务运行的快速更新循环同化预报系统对京津冀地区雷达网的雷达反射率资料的同化性能以及雷达反射率资料和径向风资料同时同化的效果。数值试验结果表明:(1)同化反演雨水或水汽都能改善降水预报,但同化反演水汽对降水预报效果的改善起了更重要的作用;(2)同化反射率资料能极大地提高短时降水预报的效果,其稳定的正面效果可以延伸到6 h的预报时效,而同化径向风资料不能得到稳定的正效果;(3)同化雷达资料时,应用快速更新循环同化预报系统是提高短时定量降水预报的一个有效途径。
- 范水勇王洪利陈敏高华
- 关键词：三维变分同化雷达反射率资料同化
- 雷达径向风观测在华北区域数值预报系统中的实时三维变分同化应用试验被引量：27
- 2014年
- 以实现业务应用为目标开展了区域多部雷达径向风观测资料的三维变分直接同化应用研究。重点对背景场误差协方差的方差和尺度因子进行调整,形成能够与其他常规观测资料协同同化的雷达径向风同化方案,并建立了京津冀6部多普勒雷达观测资料的实时预处理系统。基于上述工作开展2011年汛期京津冀多普勒雷达径向风观测资料在华北区域快速更新循环同化和预报系统中的实时同化和对比试验,并对应用效果进行了初步评估。实时同化试验期间京津冀地区6部雷达经过质量控制后的径向风数据质量和同化情况的分析结果表明,同化系统有效地吸收了雷达径向风的观测信息并形成合理的分析增量,其中,S波段雷达观测的径向风数据数量、质量和稳定度均明显优于C波段雷达;整体来看,雷达径向风同化对地面和高空要素预报性能的影响基本为中性,且主要影响时段集中在最初的6 h。但降水预报评分结果表明,雷达径向风同化从降水强度、落区和范围等方面均明显提升了系统对对流尺度降水的短时预报性能。同时也应该看到,受制于目前3 h一次的同化更新频率,雷达资料同化的效果往往到对流临近时次才能体现。
- 陈敏陈明轩范水勇
- 关键词：资料同化三维变分
- 大气对流层平流层交换(STE)研究进展被引量：6
- 2011年
- 大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程。其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响。研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大。对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点。着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高。中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注。在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义。
- 胡宁张朝林仲跻芹李玉焕
- 关键词：强对流大气污染城市化
- 基于变分方法的有限区域风场分解与重构I:理论框架和仿真实验被引量：3
- 2013年
- 众所周知,风场分解与重构最有效的方法就是引入速度势和流函数,其一般通过求解两个Poisson方程得到.由于速度势和流函数在边界上的耦合性质,有限区域风场分解是不唯一的,这对风场分解带来了很大困难.本文采用变分伴随结合正则化方法来克服风场分解的不唯一性,其核心是把速度势和流函数的边值作为控制变量来反演.目标泛函由两部分组成,一是衡量重构风场误差大小的观测项;二是保证风场分解问题适定的正则化项,其目的在于寻求具有气象意义的稳定正则化解.数值试验结果表明,在正确选取正则化参数后,利用变分伴随结合正则化方法进行有限区域风场分解与重构是有效可行的.
- 赵延来黄思训杜华栋
- 关键词：正则化
