【摘要】：混合資料同化方案將變分資料同化方案框架和集合預(yù)報擾動表征具有流依賴屬性的預(yù)報誤差協(xié)方差的優(yōu)勢相結(jié)合,具有明顯改善資料同化分析質(zhì)量的效果,是當(dāng)前數(shù)值預(yù)報資料同化發(fā)展的趨勢。目前關(guān)于混合資料同化開展了諸多研究工作,取得了良好的研究和應(yīng)用效果,但靜態(tài)背景誤差協(xié)方差和具有流依賴特征的集合預(yù)報誤差協(xié)方差耦合的相關(guān)問題尚需要深入研究。本文以WRF中尺度同化預(yù)報系統(tǒng)為基礎(chǔ),針對En-3DVAR混合資料同化系統(tǒng)中固定背景誤差協(xié)方差與集合預(yù)報誤差協(xié)方差耦合的關(guān)鍵科學(xué)問題開展了數(shù)值預(yù)報誤差的流依賴特征以及最優(yōu)耦合系數(shù)、最優(yōu)耦合系數(shù)的主要影響因子、自適應(yīng)最優(yōu)耦合系數(shù)的構(gòu)建等方面的研究工作,得到了可靠的研究結(jié)論:(1)不同的天氣形勢、不同天氣系統(tǒng)具有各自不同的流依賴特征;不同流依賴特征通常對應(yīng)著集合估計的預(yù)報誤差協(xié)方差和固定的背景誤差協(xié)方差的不同耦合系數(shù)。(2)在混合資料同化中,不同的天氣系統(tǒng)均具有對分析和預(yù)報質(zhì)量改善最顯著的耦合系數(shù),即為最優(yōu)耦合系數(shù),且該最優(yōu)耦合系數(shù)隨不同天氣系統(tǒng)、不同時間而變化;集合預(yù)報質(zhì)量、物理參數(shù)化方案等對最優(yōu)耦合系數(shù)均具有重要影響。(3)發(fā)展提出了自適應(yīng)耦合系數(shù)的概念,基于能量標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造的耦合系數(shù)自適應(yīng)函數(shù)能夠合理、有效地自動識別混合資料同化的最優(yōu)耦合系數(shù),從而實現(xiàn)了集合估計的預(yù)報誤差協(xié)方差和固定的背景誤差協(xié)方差的最合理的耦合,為充分發(fā)揮混合資料同化的潛在優(yōu)勢,進一步改善分析和預(yù)報質(zhì)量奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
【圖文】：

變分同化通過迭代法實現(xiàn)了代價函數(shù)極小化的過程，其中三維（３ＤＶＡＲ）逡逑和四維（４ＤＶＡＲ）資料同化之間的區(qū)別在于四維變分引進了數(shù)值預(yù)報模式。逡逑ＷＲＦＤＡ系統(tǒng)的各部分與ＷＲＦ系統(tǒng)的其余部分的關(guān)系如下

ＮＣＥＰ２．邋ＮＡＲＲ．逡逑ＥＣＭＷＦ，邋ｅｔｃ．逡逑圖２．１邋ＷＲＦ模式系統(tǒng)流程圖（引自ＷＲＦ用戶使用手冊３．７．１版本）逡逑２．１．２邐ＷＲＦ模式物理參數(shù)化方案逡逑在模式模擬天氣狀態(tài)及其過程時，通常會由于模式分辨率不足等原因，對逡逑次網(wǎng)格尺度的物理過程描述不準(zhǔn)確，，需要諸如微物理、積云對流、邊界層、輻逡逑射等物理過程參數(shù)化來完善模擬的效果（胡向軍等，２００８）。因為物理參數(shù)化方逡逑案不是本文的主要研究內(nèi)容，具體介紹可參照ＷＲＦ用戶使用手冊，這里不再一逡逑一介紹。逡逑２．２邐ＷＲＦ同化系統(tǒng)介紹逡逑資料同化是將觀測與數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品（第一猜測或背景預(yù)測）相結(jié)合，逡逑根據(jù)它們各自的誤差統(tǒng)計信息提供對大氣（或海洋）狀態(tài)的估計（分析）的技逡逑術(shù)。變分同化通過迭代法實現(xiàn)了代價函數(shù)極小化的過程
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P456.7

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈菲菲;閔錦忠;許冬梅;王世璋;;WRF-Hybrid背景誤差協(xié)方差調(diào)整在臺風(fēng)同化及預(yù)報中的應(yīng)用研究[J];氣象科學(xué);2015年02期

2 黃江平;劉健文;董佩明;張文軍;黃紅艷;;基于混合集合同化方案的臺風(fēng)“海鷗”的數(shù)值模擬研究[J];熱帶氣象學(xué)報;2014年06期

3 馬旭林;陸續(xù);于月明;朱金煥;陳靜;;數(shù)值天氣預(yù)報中集合-變分混合資料同化及其研究進展[J];熱帶氣象學(xué)報;2014年06期

4 熊春暉;張立鳳;關(guān)吉平;陶恒銳;蘇佳佳;;集合—變分數(shù)據(jù)同化方法的發(fā)展與應(yīng)用[J];地球科學(xué)進展;2013年06期

5 楊引明;杜明斌;張潔;;FY-3A微波資料在“莫拉克”臺風(fēng)預(yù)報中的同化試驗[J];熱帶氣象學(xué)報;2012年01期

6 郝世峰;潘勁松;崔曉鵬;;熱帶氣旋自同化技術(shù)試驗研究[J];熱帶氣象學(xué)報;2010年02期

7 馬旭林;莊照榮;薛紀善;陸維松;;GRAPES非靜力數(shù)值預(yù)報模式的三維變分資料同化系統(tǒng)的發(fā)展[J];氣象學(xué)報;2009年01期

8 胡向軍;陶健紅;鄭飛;王娜;張鐵軍;劉世祥;尚大成;;WRF模式物理過程參數(shù)化方案簡介[J];甘肅科技;2008年20期

9 馬旭林;薛紀善;陸維松;;GRAPES全球集合預(yù)報的集合卡爾曼變換初始擾動方案初步研究[J];氣象學(xué)報;2008年04期

10 龔建東;魏麗;陶士偉;趙剛;萬豐;;全球資料同化中誤差協(xié)方差三維結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確估計與應(yīng)用Ⅰ:觀測空間協(xié)方差的準(zhǔn)確估計[J];氣象學(xué)報;2006年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 萬齊林;多尺度/分塊變分資料同化技術(shù)及其在熱帶氣旋初值形成中的應(yīng)用[D];南京信息工程大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 于月明;環(huán)北京暴雨適應(yīng)性觀測敏感區(qū)識別及其目標(biāo)資料同化的研究[D];南京信息工程大學(xué);2014年

本文編號：2616139