【摘 要】
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持续发展和优化切线性模式的线性化物理过程,保持与非线性模式一致是改善四维变分同化（4DVar）分析和预报效果的有效方法之一。目前业务系统的CMA-GFS模式采用基于Charney-Phillips（C-P）跳点的边界层参数化方案,而CMA-GFS 4DVar系统中采用基于Lorenz跳点的边界层线性化方案。为改善CMA-GFS 4DVar系统的边界层分析和预报效果,基于C-P跳点的边界层参数化方案
【基金项目】
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国家自然科学基金重大项目（4209002）； 国家重大研发计划（2022YFC3005000）；
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持续发展和优化切线性模式的线性化物理过程,保持与非线性模式一致是改善四维变分同化（4DVar）分析和预报效果的有效方法之一。目前业务系统的CMA-GFS模式采用基于Charney-Phillips（C-P）跳点的边界层参数化方案,而CMA-GFS 4DVar系统中采用基于Lorenz跳点的边界层线性化方案。为改善CMA-GFS 4DVar系统的边界层分析和预报效果,基于C-P跳点的边界层参数化方案研发了新边界层线性化方案,并通过对方案中地表热量通量和水汽通量扰动、自由大气的理查逊系数扰动、边界层的热量和动量交换系数扰动等进行更加精细地规约化约束,在确保CMA-GFS切线性和伴随模式稳定运行的情况下,减少线性化过程对切线性模式预报精度的影响。切线性近似试验检验表明:相较于原方案,新边界层线性化方案可以减少边界层位温和比湿的相对误差,最大可减少10%。批量4DVar循环同化试验表明:新边界层线性化方案可以有效改善切线性模式对低层位温、风场和比湿扰动的预报精度,减少4DVar内外循环目标泛函的相对差异,并提高700 hPa位势高度的可预报时效。
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