【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報擾動表征具有流依賴屬性的預報誤差協(xié)方差的優(yōu)勢相結合,具有明顯改善資料同化分析質(zhì)量的效果,是當前數(shù)值預報資料同化發(fā)展的趨勢。目前關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報誤差協(xié)方差耦合的相關問題尚需要深入研究。本文以WRF中尺度同化預報系統(tǒng)為基礎,針對En-3DVAR混合資料同化系統(tǒng)中固定背景誤差協(xié)方差與集合預報誤差協(xié)方差耦合的關鍵科學問題開展了數(shù)值預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、自適應最優(yōu)耦合系數(shù)的構建等方面的研究工作,得到了可靠的研究結論:(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著集合估計的預報誤差協(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)展提出了自適應耦合系數(shù)的概念,基于能量標準構造的耦合系數(shù)自適應函數(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報質(zhì)量奠定了科學基礎。
【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)值預報模式產(chǎn)品（第一猜測或背景預測）相結合，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。變分同化通過迭代法實現(xiàn)了代價函數(shù)極小化的過程
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P456.7

【參考文獻】

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本文編號：2616139