有限区域非线性正规波初值化方法实验与比较

本文以一个有限区域六层斜压原始方程模式为基础，实现了非线性正规波初值化方案，并做了２４小时积分预报实验，将非线性正规波初值化方案和平衡初值及实测风初值方案积分结果进行了比较。结果表明；非线性正规波初值化方案和对初始场个性较小，初值化后风压场配置合理；积分初期能迅速抑制重力波高频振荡，使模式计算稳定；２４小时形势预报较实测初值预报结果好得多，高层形势预报比平衡初值有改进，降水落区远比另外两种方案好。     

数字滤波初值化方案的数值实验

本文以一个有限区域16层斜压原始方程模式为基础,对数字滤波初值化方案进行了数值试验,并与平衡初值及实测风初值等方案的积分结果进行了比较、结果表明：数字滤波初值化能有效地滤掉初始场中的高频重力波和小尺度扰动,使客观分析质量得到明显改进;该方法易于引入非绝热过程,能有效抑制积分初期的Spinup现象;形势预报和降水预报均较其它方案有所改进。     

应用测风资料形成原始方程初值的一个方法

本文给出一个应用实测风和位势场形成原始方程模式初值的方法,取质量散度垂直积分为零作为约束条件。调整实测风,消去初始风场中的重力外波。计算结果是稳定的,预报的场是光滑的。这个方法尤其适用于形成产生暴雨的次天气尺度系统的初值。     

暴雨系统中的非平衡运动与有限区域模式的初值化

将非平衡风分成两部分:(1)非平街风的旋度部分(?)′_R和(2)非平衡风的散度部分(?)′_D。在产生暴雨的次天气尺度系统中,这两种非平衡风具有同样重要的作用。所以在有限区域细网格模式的初值化中,不能只考虑散度风,即使用通常称为“散度初值化”的方案,而且要考虑非平衡风的旋度部分。根据散度方程分析,(?)′_R是维持、调整散度场的重要因子。试验了三种风场初值化方案,结果表明,在风场初值中同时考虑(?)′_R和(?)′_D,可以明显改善模式的降水预报。     

中尺度业务数值预报试验模式系统原理和应用（三）模式初始化和预报结果后处理

中尺度业务数值预报试验模式系统原理和应用（三）模式初始化和预报结果后处理陈伟民，王强（兰州中心气象台７３００２０）１模式初始化过程ＭＭ４输入的初值变量为ｕ，ｖ，Ｔ和ｑ的通量形式以及Ｔ＿ｇ（地表温度）等。实测的风、压、温、湿场等数据都包含有误差，若不加...     

非线性平衡方程初值化方法及其在中期数值天气预报试验中的应用

本文给出了一种求解非线性平衡方程的新的有效的方法及有关的数值试验结果。和以往的求解方法相比，本方法的优点是:收敛速度快，不需要冗长的迭代计算，也不需要对初始高度场的某些记录作修改，并能节省大量的计算时间。文中利用北半球七层原始方程谱模式，使用了1982年的客观分析资料，进行中期数值天气预报试验。试验结果表明，用非线性平衡方程初值化方法制作中期数值预报比其他的如线性平衡方程初值化方程的更佳。后者因去掉了非线性项的作用，天气系统的强度预报结果偏弱且偏平滑。     

云迹风资料的三维变分同化及对台风预报的影响试验

主要研究云迹风资料对三维变分同化分析场及台风预报的影响。首先分析了不同通道和层次的静止气象卫星云迹风产品的误差特征；然后，把云迹风资料放到GRAPES三维变分同化系统中进行同化，通过将不同观测类型资料的同化结果进行对比，探讨了红外通道和水汽通道云迹风资料对数值预报分析场的影响；最后，把同化后的分析场作为初始场，用WRF模式对2002年“森拉克”台风做24小时预报实验。结果表明，不同通道和层次的云迹风资料具有不同的误差特征；云迹风资料可以提高分析场和预报场中风压场的质量；而且在台风预报试验中可以更准确地预报台风的路径和降水。     

数值预报发展的新方向——集合数值预报

数值预报走过了百年的历史（V．Bjerknes，1904），取得了了不起的成就，预报准确率有了很大的提高。但是，考虑到大气的非线性作用以及初值和模式造成的数值预报不确定性，要提高传统的单一确定性预报的技巧越来越难。基于大气初值的敏感性试验，Lorenz提出了数值预报发展的新方向——集合数值预报。 通过介绍集合数值预报的基本思想和方法；并针对初值和模式的不确定性，概述现有集合数值预报成员的产生方法及国内外的研究进展；同时解释怎样检验集合预报的结果的论述，如何从众多的集合预报产品中提炼有用的信息及预报产品的释用。     

风预报的数值产品释用研究

根据地转风和偏差风原理，建立了风预报的数值产品释用方案。通过一年试验预报和３年业务预报检验，证明此方案是一个有效的实用的方案。     

风电场风电功率短期预报方法比较

通过开展湖北省九宫山风电场短期风电功率预报方法的研究,以不断提高预报准确率,为风电场提供更有价值的预报服务,该文利用MM5耦合CALMET模式模拟风电场风速资料,采用物理法和动力统计法探讨风电场各种情况下预报应用效果。结果表明:模拟风速释用订正能有效降低风速预报误差,但难以修正预报趋势;动力统计法更适用于九宫山风电场的复杂山区地形,可能由于该方法能自发适应风电场地理位置;采用实测数据建立的风电功率预报模型优于理论风电功率模型,这也与风机实际运行环境会影响风机输出功率有关。     

基于WebGL的风廓线雷达风场三维可视化技术与实现

风廓线雷达二维显示系统无法显示三维风场,针对此问题,本文研究了基于WebGL的风廓线雷达风场的三维可视化方法。文中介绍了基于WebGL的三维图形渲染技术的原理和优势,详细阐述了风廓线雷达风场的三维建模和渲染方法,在此方法的基础上,开发了B/S模式的风廓线雷达风场三维可视化系统,并介绍了系统的功能特点和优势。相对于风廓线雷达二维显示系统,三维可视化系统以更直观、逼真的形式展现了风场的空间分布,用户能够以任意视角观察三维风场,便于气象工作者分析风场辐合(辐散)、边界层辐合线,为强对流天气监测预报工作提供一种有效的技术手段。     

单多普勒雷达风场反演的扩展VAP方法(Ⅰ): 方法与对比试验

利用构造的均匀和涡旋风场模拟了单多普勒雷达径向风资料,分析了VAP方法对不同类型风场的反演能力,发现VAP方法对均匀风场反演能力很强,而对涡旋风场反演效果较差,这主要与该方法局地均匀风假定有关。据此,针对不满足VAP方法假定条件的局地非均匀风场,提出了扩展VAP方法,并用模拟资料进行了对比试验,结果表明,扩展VAP方法能显著提高局地非均匀风场的反演能力,反演风场在风速大小和方向上都更趋于合理。通过实例反演以及与双多普勒雷达反演结果对比,进一步证实了扩展VAP方法的反演能力。     

Study on Retrieving Three-Dimensional Wind Using Simulated Dual-Doppler Radar Data in the Cartesian Space

1. Introduction Armijo (1969) proposed the three-dimensional wind retrieved equations using multiple-Doppler weather radar network in Cartesian space. There are many sources of error for recovering 3D wind using these equations. These factors include advection and turbulence in the weather system, the error of the empirical relationship between the radar reflectivity factor and the terminal fall velocity of the precipita- tion particle, integrating the air mass continuity equa- tion (problem …     

激光测风雷达PPI扫描监测风切变的数值模拟

低空风切变严重威胁飞机起降安全，而激光测风雷达在晴空风切变监测方面具有显著优势，但其监测性能受到风场特点和监测算法的影响。由于无法对局地空间风场进行时空同步精细化探测，且风场具有阵性，导致风切变监测会出现虚警率、漏报等现象，只能通过数值模拟仿真的方式，对不同风场的监测性能进行分析评估。本文首先仿真构建了四种具有代表性的风场类型，然后模拟激光测风雷达平面—位置显示（Plane Position Indication，PPI）扫描方式获取不同仿真风场下的径向风速数据，最后利用八邻域系统算法对径向风速数据进行风切变监测，验证不同类型风场下激光测风雷达PPI扫描方式监测风切变算法的有效性。结果表明，激光测风雷达PPI扫描结果能够真实地反映风场情况；八邻域系统算法能够有效识别风切变；在进行风切变检测时，应尽可能地考虑到多个方位上的切变值，避免漏报。     

笛卡儿坐标系的双多普勒天气雷达三维风场反演技术

文中研究了笛卡尔坐标系下双多普勒天气雷达三维风场反演技术 ,提出了包括雷达原始资料的预处理 ,空间插值以及可靠性检验的新方法 ,提高了反演结果的可信度和精确度。使用模拟的双多普勒雷达体扫资料进行了反演试验 ,结果表明 :本文的方法能够比较真实地反映风场的三维结构 ,可以用于真实风场的反演。     

考虑背景风压场影响的边界层数值模式

本文提出一个在中性情况下边界层数值模式中考虑背景风压场影响的方法。背景风压场的水平非均匀影响了边界层运动方程中的惯性力项及边界层的上界风速。本文把三维问题用一种线性化方法简化为一维问题，只要知道背景气压场的空间分布，即可求出考虑了背景场影响的边界层风场。     

一次超级单体风暴多普勒天气雷达资料的低层风场反演研究

本文使用二维变分风场反演方法对浙江台州2003年4月12日一次超级单体风暴的多普勒天气雷达探测资料进行低层风场反演研究。二维变分方法以均匀风场反演结果作为初猜场,在目标泛函中加入散度和涡度约束作为正则项来降低不适定性的影响。反演得到的低层水平风场比较好的符合超级单体风暴的组织化的气流结构和强的风切变,通过对散度场垂直积分获得垂直速度,上升气流主要集中在强回波区域,下沉气流一个位于风暴前进的左侧的弱回波区,一个位于钩状回波的内侧。     

曲线拟合背景场在提取大气重力波参数中的缺陷

利用一次东亚副热带高空急流演变过程的高分辨率数值模拟结果,采用Morlet小波分析和Fourier功率谱分析方法,以3阶和4阶曲线拟合为例,研究了提取大气重力波参数时常用的曲线拟合背景场获取方法的缺陷.结果表明:虽然4阶拟合对原始风廓线的拟合程度高于3阶拟合,但基于4阶拟合背景场得到风速扰动垂直廓线后,所提取的重力波参数和实际情况的差异大于3阶曲线拟合方法的结果.因此,不能将背景场对原始风廓线的拟合程度作为判断重力波参数提取准确率的依据.曲线拟合方法在大多数情况下会使扰动场中包含背景场信号,且所包含的背景场信号强度差异很大,同时还会引入虚假波信号.所以在提取大气重力波参数时,采用曲线拟合方法获取背景场存在缺陷,需要设计更合理的背景场获取方法.     

Verification of a Synthesized Method for the Calculation of Low-Level Climatological Wind Fields Using a Mesoscale Boundary-Layer Model

Low-level climatological wind fields over the La Plata River region of South America are synthesized with a dry, hydrostatic mesoscale boundary-layer numerical model. The model is forced at the upper boundary with the 1200 UTC local radiosonde observations and at the lower boundary with a land-river differential heating function defined from the daily meteorological observations of the region. The climatological wind field is defined as the mean value of a series of individual daily forecasts, employing two methods. The simplified method considers a 192-member ensemble (16 wind directions and 12 wind-speed classes at the upper boundary). Each member has a probability of occurrence that is determined from the 1959–1984 observations; the daily method uses a total of 3,248 days with available data during the same period. In both methods each realization is a daily forecast from which the mean wind distributions at 0300, 0900, 1500 and 2100 local standard time are calculated and compared to the observations of five meteorological stations in the region. The validation of the climatological wind fields for both methods is evaluated by means of the root-mean-square error of the wind-direction frequency distribution and mean wind speed by wind sector. The results obtained with the two methods are similar, and the errors in wind speed are always smaller than those in wind direction. The combined errors of wind direction and wind speed show that the ensemble method is outperformed by the daily method, on average by meteorological station in only one out of five of them, and on average by the time of the day in only one out of 4 h. The conclusion of the study is that the ensemble method is an appropriate methodology for determining high resolution, low-level climatological wind fields, with the boundary-layer model applied to a region with a strong diurnal cycle of surface thermal contrast. The proposed methodology is of particular utility for synthesizing wind fields over regions with limited meteorological observations, since the 192-member matrix can be easily defined with few observing points, as well as in the case of relatively incomplete records.     

多普勒天气雷达风场退模糊方法的研究

文章提出了对多普勒天气雷达的风场信息进行预处理的“K-邻域频数法”,该方法物理统计意义比较明确,能够有效地处理风场信息中的“噪声”问题。在此基础上,设计了单径向的速度扩展算法,并提出了“双径向-双切向”的方法, 其效果与美国WSR-88D。NSSL和FSL的算法相当。该文还设计了一个界面十分友好的人机交互方法,可以达到约90%以上的速度扩展正确率,是对传统的人机交互方法的极大改进。