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基于物理约束扰动的状镒柿贤闵锦忠侠’乱ǖ,王世璋大气科学学报第卷第摘要:在完善暇礁瞬ㄍ低车乃蚯短自けǚ桨浮⒗状镒柿现柿靠刂品桨负投辔猟,年物理过程积分方案的基础上,引入了一种扰动势函数、流函数的尺度较小、物理意义更明显的集合初始扰动新方案。,通过台风“桑美”登陆过程中的多普勒雷达资料直接同化试验,对比新扰动方案与目前应用较多的背景误差协方差随机扰动和全场随机扰动方案,对集合滤波同化效果的影响。试验结果表明,殖跏既哦桨付加行Ц纳屏颂ǚ缒诓拷峁梗路桨赣捎诔叨雀⒔峁垢合理,其同化效果也更为显著,提高了对台风路径、中心最低气压、最大风速及降水的预报质量。关键词:超强台风;资料同化;集合均方根滤波;多普勒雷达;初始扰动中图分类号:.文献标志码:文章编号:—甒獄珺一,,毕坤,陈耀登,等..,—.气象灾害教育部重点实验室暇┬畔⒐こ檀笱,江苏南京;部队,江苏南京琋:—,猵,.,—.—琤瑆琧,簊籨;;牧稿日期:——;改回日期:—基金项目:国家重点基础研究发展汁划项目;国家自然科学基金资助项目;高等学校博上学科点专项科研基金;江苏高校优势学科建设工程资助项日作者简介:闵锦忠,男,江苏金湖人,博士,教授,博士生导师,研究方向为中小尺度数值模拟与资料同化、风暴尺度集合预报及气候变化区域响应,甧..:—.琈琋獁獄,珻,..,甎。
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,随着模式的不断进步、计算能力进一步提升,模式分辨率也在向更高水平发展。尽管现代数值模式对天气过程发生发展的外部因素描述更加细致,但如何为高分辨率模式提供一个更准确的初值依然就中尺度天气系统而言,多普勒天气雷达凭借其探测时空分辨率高的特点,成为监测预警的有效做了许多工作。维变分资料同化方法猟的径向风和反射率同化进云尺度数值模式;.利用上构建的三维变分资料同化管前期变分方案在同化雷达资料方面取得了一定成果,但就—裕涫褂玫谋尘拔蟛钚讲钤空间上是均匀且各向同性的,同时也不随时间改变;而对—唇玻渚哂幸降谋尘拔蟛钚讲畹整特性,但在求解极小化过程中必须依赖伴随模式,报与传统卡尔曼滤波器相集合,应用于高维数系统,形成了集合卡尔曼滤波器变化,同时不依赖伴随模式,可应用于复杂的非线性构对的最终同化效果不会有太大的影响,但必须有合适的积分时间使得扰动发展。在风暴尺度对台风进行集合预报时使用—腃背景误差协方差创建扰动集合虺芌哦.,;,疚慕诘节对此方案进行描述。但扰动方案初始动分布。对近海台风而言,~个成员集合的岷姆汛罅炕质奔洌饪赡芑岽砉ぞ最佳时机,因此能否选择一种尺度更小且结构合理的初始扰动方案,在缩短集合—时问的基础本研究完善了暇礁瞬ㄍ低,狤;闵锦忠等,乃蚯短年发展的一种雷达资料质量控制方案加入系统。更为重要的是,为了在缩短集合奔涞幕上,同时能够提高同化的效果,引入一种具有物理结构且尺度可控的初始扰动方案,通过对比其与“桑美”的雷达资料同化试验,考察新扰动方案的合研究采用基于姹竟菇ǖ募合预报系统;预报区域采用两层双向嵌套方案,集合初始化分别在粗细两重网格中进行,并扰动侧边界;种结构差异较大的初始扰动方案⑷ǔ随机扰动和物理约束扰动豢悸悄J轿蟛睿阅J微物理过程采取多方案集合的方法桨传统的为防止观测误差被低估而引起滤集合样本估计背