在變分資料同化框架的科學(xué)設(shè)計(jì)中,采用合理的動(dòng)力平衡約束方案將不同分析變量聯(lián)系到一起,對(duì)于保證分析場(chǎng)的平衡、提高觀測(cè)使用效率、改善極小化問(wèn)題的性狀均有著十分重要的作用。我國(guó)自主研發(fā)的全球GRAPES變分資料同化（GRAPES-Var）框架在動(dòng)力平衡約束方案設(shè)計(jì)中仍存在較多問(wèn)題,阻礙了GRAPES整體同化、預(yù)報(bào)性能的提升。為此,展開(kāi)動(dòng)力平衡約束方案設(shè)計(jì)的研究,并將結(jié)果應(yīng)用到GRAPES-Var中去具有重要的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)意義。在變分資料同化框架中,常采用根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論簡(jiǎn)化得到的線性（或非線性）平衡方程來(lái)約束變量間的協(xié)同變化。這些平衡方程在全球變分框架中應(yīng)用時(shí)存在兩個(gè)突出問(wèn)題：一方面,為保證計(jì)算效率,常用的平衡方程都是二維逐層求解,未充分考慮大氣的垂直連續(xù)性,容易造成相鄰層次上變量分析的不連續(xù)；另一方面,這些平衡方程在熱帶地區(qū)并不適用,會(huì)造成虛假平衡。本文依托GRAPES系統(tǒng),針對(duì)這兩個(gè)突出問(wèn)題展開(kāi)研究,并尋找合理的解決方案,主要內(nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下：1為克服逐層求解動(dòng)力平衡約束的不足,本文在GRAPES-Var中引入了統(tǒng)計(jì)氣候態(tài)平衡約束——整層統(tǒng)計(jì)方案。該方案考慮了不同層次上變量之間的相關(guān),利用... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：152 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２預(yù)報(bào)誤差協(xié)方差矩陣結(jié)構(gòu)示意圖??：Ｍ，Ｖ，，ｒ風(fēng)、風(fēng)、壓，，

化＝?Ｕｐ（ＵｈＵｖ）ｗ．?（１．１５）??上述變換對(duì)Ｂ矩陣簡(jiǎn)化的過(guò)程可參見(jiàn)圖１－４。??１．４變分預(yù)處理中引入動(dòng)力平衡約束的硏巧進(jìn)展??１乂１獨(dú)立分析巧的選取??在控制變量變換中，理想的獨(dú)立分析變量（姑Ｕ）間應(yīng)完全獨(dú)立，這在實(shí)際框架中??難�。迣�(shí)現(xiàn)。實(shí)際框架試圖找一姐變量使它們之間的預(yù)報(bào)誤差交叉協(xié)相關(guān)盡可能小，并忽??略剩余的相關(guān)，然后將這組變量作為獨(dú)立分析變量。為了達(dá)到上述目標(biāo)，Ｕｐ變換先選擇??一個(gè)能表征大氣主要平衡模態(tài)的變量作為紀(jì)Ｕ的第一個(gè)獨(dú)立分析變量，然后依次將其余??分析變量投影到己選擇的獨(dú)立分析變量上去，并將其剩余部分作為下一個(gè)獨(dú)立分析變量??（Ｐａｒｒｉｓｈ?ａｎｄ?Ｄｅｒｂｅｒ，１９９２；?Ｂｏｕｔｔｉ巧?ａｎｄ?Ｃｏｕｒｔｉｅｒ，?１９９９；?Ｌｏｒｅｎｃ?ｅｔ?ａｌ．，２００３）。??１３??

注：左側(cè)為輔助等壓面方案Ｉ右側(cè)為整層統(tǒng)計(jì)方案，紳度分別為，（ａ）、作）：４５．５°Ｎ，；似、州：??５．５°Ｎ?（單位：ｍ／ｓ）??首先，我們考察輔助等壓面方案的反復(fù)插值對(duì)溫度同化分析的影響。圖３－５給出了??輔助等壓面方案、單層統(tǒng)計(jì)方案和整層統(tǒng)計(jì)方案這Ｈ個(gè)方案在模式第０整層（地面）上??位溫的分析結(jié)果。可Ｗ看到Ｉ由于在部分格點(diǎn)上出現(xiàn)了誤差不可控的外插，輔助等壓面??方案的位溫分析存在著許多孤立的異常點(diǎn)，并主要分布在青藏高原等大地形處。而兩個(gè)??統(tǒng)計(jì)方案直接在模式面上汁算風(fēng)壓場(chǎng)之間的平衡，均沒(méi)有這樣的異常。??４７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]GRAPES短臨預(yù)報(bào)的云初始場(chǎng)形成與雷達(dá)VAD質(zhì)控的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱立娟.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 2012



本文編號(hào)：3211075