在變分資料同化框架的科學(xué)設(shè)計中,采用合理的動力平衡約束方案將不同分析變量聯(lián)系到一起,對于保證分析場的平衡、提高觀測使用效率、改善極小化問題的性狀均有著十分重要的作用。我國自主研發(fā)的全球GRAPES變分資料同化（GRAPES-Var）框架在動力平衡約束方案設(shè)計中仍存在較多問題,阻礙了GRAPES整體同化、預(yù)報性能的提升。為此,展開動力平衡約束方案設(shè)計的研究,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)理論簡化得到的線性（或非線性）平衡方程來約束變量間的協(xié)同變化。這些平衡方程在全球變分框架中應(yīng)用時存在兩個突出問題：一方面,為保證計算效率,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,會造成虛假平衡。本文依托GRAPES系統(tǒng),針對這兩個突出問題展開研究,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為克服逐層求解動力平衡約束的不足,本文在GRAPES-Var中引入了統(tǒng)計氣候態(tài)平衡約束——整層統(tǒng)計方案。該方案考慮了不同層次上變量之間的相關(guān),利用... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２預(yù)報誤差協(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Ｂ矩陣簡化的過程可參見圖１－４。??１．４變分預(yù)處理中引入動力平衡約束的硏巧進展??１乂１獨立分析巧的選取??在控制變量變換中，理想的獨立分析變量（姑Ｕ）間應(yīng)完全獨立，這在實際框架中??難！＾實現(xiàn)。實際框架試圖找一姐變量使它們之間的預(yù)報誤差交叉協(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立分析變量。為了達到上述目標(biāo)，Ｕｐ變換先選擇??一個能表征大氣主要平衡模態(tài)的變量作為紀(jì)Ｕ的第一個獨立分析變量，然后依次將其余??分析變量投影到己選擇的獨立分析變量上去，并將其剩余部分作為下一個獨立分析變量??（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)計方案和整層統(tǒng)計方案這Ｈ個方案在模式第０整層（地面）上??位溫的分析結(jié)果�？桑卓吹剑捎捎谠诓糠指顸c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，并主要分布在青藏高原等大地形處。而兩個??統(tǒng)計方案直接在模式面上汁算風(fēng)壓場之間的平衡，均沒有這樣的異常。??４７??

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



本文編號：3211075