基于GSI的多源数据同化及其在暴雨预报中的应用研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:teamster
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
云是地球-大气系统的重要组成部分,其变化能够改变近地层的大气温湿特征和到达地面的太阳辐射,进而影响地气系统的辐射平衡。及时准确地掌握云的空间分布特征及变化趋势,对进一步开展天气预报、气候变化和人工影响天气等领域的研究具有重要的意义。随着我国气象观测系统建设的不断发展与成熟,实时非常规观测资料越来越丰富,观测数据的时空密度大大提高,但是各数据源时空代表性差异较大,其融合分析成为国内外的研究热点。本研究首先利用1987—2016年中国大陆地区的站点观测总云量资料与CRA40、ERA5、JRA55、CFSR四套再分析资料和国际卫星云气候计划ISCCP(International Satellite Cloud Climate Program)的月平均总云量数据,统计分析了不同资料的总云量在中国区域的时空差异以及各资料之间的相对一致性;然后以质量较好的CRA再分析资料作为背景场,基于WRF(Weather Research Forecasting)数值模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)系统实现了对常规观测、FY-4A卫星资料以及雷达拼图产品的循环同化,并针对河南“7.20”暴雨开展了一系列对比试验来分析同化各种资料对暴雨预报能力的影响。主要结论如下:(1)不同资料的总云量产品在中国区域的适用性分析结果表明:再分析资料与ISCCP和地面观测资料的多年平均总云量空间分布相对一致,均表现出南多北少、东多西少的特征,青藏高原西部、内蒙古北部以及东北地区为总云量低值区域,在四川盆地附近出现一个高值中心。CRA40与JRA55的总云量在东北、华北和江淮地区与地面观测的偏差较小,而ERA5与CFSR的总云量在华南及西南地区与地面观测更为接近;四种再分析与ISCCP资料总云量的相关系数均未超过0.7,ERA5总云量与地面观测资料的一致性最高;再分析资料之间,CRA40与ERA5相关性最高。(2)利用GSI对常规观测资料和FY-4A卫星的云覆盖率、云顶温度和云顶气压产品以及雷达反射率拼图产品进行了同化,融合同化的分析结果表明:同化地面天气报资料后,观测减去分析场(O-A)的RMSE明显低于观测减去背景场(O-B),但是对于数量较少的海洋报和机场报来说效果并不明显。FY-4A卫星资料会对海洋上的云覆盖率有较大的影响,而常规观测资料对南部台风“查帕卡”附近的云顶温度和云顶气压有较大程度的订正,同化雷达反射率资料后的台风眼区域的表面气压降低幅度较大,而同化常规观测资料则会使得台风周边的海表面气压升高。(3)以河南“7.20”特大暴雨为例,利用GSI生成的融合分析结果初始化WRF数值模式以进一步分析不同资料对暴雨预报能力的影响,结果表明:不同化任何资料直接进行确定性预报的01-04时的逐小时降水更接近CMPAS(CMA Multi-source merged Precipitation Analysis System)产品,但在05时及以后的预报中产生较大的偏差;相比未同化任何资料的模拟试验结果,不同资料组合后进行同化对降水落区、量级有很大的改善,但不同资料的组合方式对预报的结果影响不大;从降水量级上来看,同化各资料后对小雨和中雨的24小时预报体现出一定的负效果,但对大雨及以上量级的24小时预报效果有明显改进。
其他文献
当代无人机特点是数量众多、应用范围广、活跃频次高和用户众多。对于安全运行,高标准的无人机软硬件系统可靠性和鲁棒性至关重要。无人机运行高度依赖于新技术和外部高技术基础设施。其中,低空公共航路网(又称低空“天路”)是一种保障低空无人机安全和高效运行的关键新型基础设施。深入研究与推进低空“天路”为核心的无人机应用基础设施建设对于发展城市空中交通网、助力智慧交通发展非常有意义。文章在梳理无人机应用关键基础
水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统(global land data assimilation systems,GLDAS)全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1μGa
土壤湿度是地球系统中的关键物理量,其直接影响了植被、水文以及陆气相互作用等过程,也是天气、气候以及农业干旱的重要可预报性来源。相比站点观测和卫星遥感,利用高分辨率气象数据驱动陆面模式进行陆面模拟能够提供时空连续的多层土壤湿度产品。然而,由于气象驱动和陆面模式均存在一定不确定性,需要通过改进驱动场、陆面模式甚至与观测资料进行融合同化等改进土壤湿度的模拟精度。目前,受观测数据限制,气象驱动与陆面模式对
民航气象预报是面向管制、航空公司签派、机场指挥中心等用户的气象服务窗口,高质量的气象预报服务不仅要求预报员具备精湛的业务技能,高效、稳定的预报业务支持系统对预报服务的提升同样不可或缺。随着预报服务项目、内容的不断拓展,迫切需要一款集机场报文发布、机场警报、终端区预警、重要天气概率统计等产品的制作与上传;气象警报短信发布、飞行气象文件制作、数据库图形、报文资料产品展示及打印等综合性功能于一体的预报业
期刊
海洋数据同化是一种同时利用海洋观测资料和海洋数值模式对海洋数据进行修正的有效方法,经过处理的海洋数据更加接近海洋的真实情况.在高分辨率下,基于中国科学院大气物理研究所(The Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,IAP)和大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(State Key Laboratory Mo
学位
在大国战略竞争与新冠疫情蔓延双重因素的影响下,美国供应链短板日益凸显,供应链危机成为拜登政府面临的主要问题之一。拜登政府以应对“供应链中断”为施政重点,在内政和外交两方面同时发力,全面推进实施“供应链韧性”战略,其核心目标在于通过政策手段加速全球产业重构,减少对中国供应链的依赖,重建美国在关键产业中的竞争优势。在国内层面,拜登政府全面评估关键行业与产品的供应链风险,以公私合作、议题导向、危机应对与
分析了旋转扫描、圆锥扫描、十字叉导引头、玫瑰花扫描、成像体制导引头的工作原理及抗干扰措施,以及未来红外制导导弹发展趋势,为未来红外干扰弹的发展方向提供参考。