【摘要】：梅雨鋒暴雨是我國夏季長江中下游地區(qū)的主要災(zāi)害之一,每年給我國帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。因此,選用合適的資料同化方法,改善初始場質(zhì)量,對于提高梅雨鋒暴雨的預(yù)報精度具有重要意義。目前,變分和集合是資料同化領(lǐng)域的兩種主流方法。而結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)的集合——變分混合同化方案正在不斷研究發(fā)展。本文將GTS常規(guī)觀測資料和MSU-AB衛(wèi)星輻射率資料相融合,采用基于WRF模式的ETKF——3DVAR混合同化方法,與傳統(tǒng)的3DVAR同化方法進(jìn)行對比,對2013年7月5日——6日一次梅雨鋒暴雨天氣過程進(jìn)行了同化、模擬和分析,比較了混合同化方案與3DVAR同化方案在初始場改進(jìn)、天氣過程模擬、數(shù)值預(yù)報效果等方面的差異,得到了如下研究結(jié)論：首先,在單點(diǎn)測試中,與傳統(tǒng)3DVAR同化方案相比,Hybri d同化方法的單點(diǎn)試驗溫度場增量場充分體現(xiàn)了集合協(xié)方差的“流依賴”特征,隨著天氣形勢的演變而變化。而3DVAR的背景誤差協(xié)方差雖然滿足地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡,卻具有靜態(tài)、各向同性的特點(diǎn),不隨天氣形勢發(fā)生變化。在Hybrid同化的循環(huán)同化末端,通過對ETKF更新擾動的集合成員進(jìn)行集合平均和集合離散度兩方面的檢驗,發(fā)現(xiàn)該組集合成員200hPa風(fēng)場平均場能夠較好地反映本次暴雨過程的天氣特征和發(fā)生發(fā)展趨勢,而集合成員500hPa風(fēng),場、溫度場的集合離散度大值區(qū)與梅雨鋒鋒區(qū)對流不穩(wěn)定相對應(yīng)。其次,在對7月5日——6日的24h降水雨量模擬中,控制試驗、3DVAR同化試驗和Hybri d同化試驗均較好地模擬了本次暴雨的雨量分布和雨帶走勢。然而,Hybrid同化試驗相比于控制試驗和3DVAR同化試驗,Hybri d同化試驗?zāi)軌蚋玫啬M出強(qiáng)降水中心和量級。在TS降水評分檢驗中,Hybrid同化方法亦表現(xiàn)出對暴雨和大暴雨的良好的預(yù)報能力。最后,通過比較Hybrid同化方法和3DVAR同化方法對初始風(fēng)場、溫度場和濕度場的調(diào)整,發(fā)現(xiàn)Hybrid同化方法模擬的調(diào)整初始場后的增量場更符合梅雨鋒天氣特征。在比較不同的同化方案的分析場均方根誤差中,發(fā)現(xiàn)Hybrid同化方法對各個氣象要素在對流層中下層改進(jìn)較為明顯,對對流層上層并無明顯改進(jìn)。在24h的集合預(yù)報,試驗證明,在對24h渦度場和急流軸的演變過程模擬中,Hybrid方案模擬的天氣過程比3DVAR方案更加接近于實(shí)況。在對預(yù)報的的第12時的500hPa形勢場的模擬中,Hybrid同化方法亦展現(xiàn)了其優(yōu)越性,能夠較好地刻畫出該時刻的風(fēng)場和位勢高度場的天氣特征。然而,在對比兩種方案的預(yù)報均方根誤差中,發(fā)現(xiàn)在預(yù)報前12h, Hybrid同化方法具有優(yōu)越性,隨著預(yù)報時間的推移,Hybrid同化方法的優(yōu)勢逐漸減弱。
【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】：2016
【分類號】：P456.7;P457.6
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本文編號：2680257