数值预报及实况资料数值化系统研究和应用

1 引言 数值预报和实况资料是天气预报工作中的重要依据,做好数值预报释用工作对于提高预报准确率非常重要.在日常天气预报工作中常用的数值预报有"欧洲数值预报"、"t639"、"德国降水"及"日本降水"等.本系统重点研究欧洲数值预报系统和地面实况资料读取显示以及在数据处理过程中重要算法研究,而且阐述了系统的结构设计、界面设计程序代码编写方法,并对实际工作中的系统应用进行说明.     

多重网格方法在资料同化中的应用

多重网格方法通过在疏密不同的网格层上进行迭代，以平滑不同频率的误差分量。具有收敛速度快、精度高等优点，是现有计算工作量最少的算法之一。文章介绍了多重网格方法的原理和具体实现方案，将其用于卫星云图资料的变分同化中，并与超松弛迭代法作了比较。结果表明采用多重网格法，有助于提高同化效率。     

自适应网格模式在暴雨数值模拟中的应用

基于变分原理，自适应网格技术能根据数值模式的特点，在模式解梯度大的地区自动加密网格，提高模式的分辨率。将其应用于MM4模式中，采用多重网格法以加速自适应网格的生成。对1996年8月4日至5日发生在华北的特大台风暴雨过程，用自适应网格模式和均匀网格模式进行了数值模拟和动力诊断分析，以研究自适应网格模式在天气预报和模拟应用中的特点。试验表明，采用自适应网格后计算稳定，对所关心的天气系统及其降水的模拟精度均高于均匀网格模式，对形势场、风场的模拟精度也有明显改善。     

气候数值模式在计算网格环境下的应用

气候数值模式研究一直受到大型计算机系统计算性能和计算资源不足的制约。目前越来越多的超级计算领域,正采用网格技术来实现多个计算节点协作的分布式计算环境,以提高计算能力。本研究是气候数值模式在网格环境下的实现方案,依据数值模式数据通讯量的多少,按强关联型和弱关联型两种主要的计算形态对多个气候模式和准数据并行的数值模式在局域网网格和广域网网格环境下实验。实验发现气候数值模式在网格环境下特点:强关联型的数值模式不适合广域网络构成的网格,而弱关联型的数值模式可以在网格计算环境中取得较好的计算效果。另外,合理地组织计算节点的结构,可以有效地提高数值模式的计算效果。这些工作对气候数值模式研究在以网格计算环境为基础的下一代超级计算中的应用有借鉴作用。     

气象卫星探测资料在数值天气预报中的应用

卫星遥感技术和其他非常规观测技术的发展和成熟，提供了大量的非实时、非完全、准连续的观测资料。与其他非常规观测资料相比，卫星观测资料具有水平分辨率高，观测面广阔，测量误差易于掌握等优点。分析和总结了目前卫星观测资料在数值天气预报模式中的应用情况，并对其未来发展做了一些有益的探讨。     

多普勒雷达资料在数值模式中的应用

对如何把多普勒雷达资料应用到数值模式的技术问题进行了综合分析,为进一步拓展多普勒雷达资料应用的领域提供了一些思路。     

TRMM卫星的闪电观测资料在中尺度数值模式中的Nudging同化应用研究

在以往研究的基础上,本文提出一种利用TRMM卫星闪电观测资料改善中尺度数值模式水物质初始场的Nudging同化技术,这是把物理初始化方法与Nudging同化方法相结合的一种技术.根据TRMM卫星闪电观测水平分布,对水汽和云凝结物进行Nudging同化,对积云对流参数化方案进行调整,改变模式初始水汽和云凝结物场的含量,以...     

在细网格模式中引入总体边界层参数化方案的数值试验

本文把MM4模式中的总体边界层参数化方案引入到十一层细同治原始方程数值模式中去，用它与仅考虑简单边界层国擦的细网格模式对一典型江淮气旋天气过程分别作了24小时对比模拟试验；初步试验结果表明：边界层总体参数化方案的引入是可行的，对模式的预报效果在某些方面有显著改进．     

卫星资料在台风暴雨数值模拟中的应用

用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式，采用ＥＣＭＷＦ资料对８２０９号台风带来的暴雨进行了控制试验，同时采用卫星和地面资料对原有初始湿度场作订正，进行了灵敏试验。对比分析表明，应用卫星资料后，模拟的台风暴雨及雨量中心强度与实况甚为一致。此外，由模式输出流场的分析表明，台风内部及其外围有显著的非对称气流和明显的中尺度系统结构。暴雨发生在低空非对称气流聚合和高空非对称气流辐散重叠区域；在强雨量中心区，低空有清楚     

不同观测资料在西南地区数值预报中的应用

利用3.4版WRF同化与预报系统开展自动站、探空、GPS大气可降水量和云迹风资料的同化对比试验,了解现有业务中已同化观测资料在新版系统中的应用效果,确定资料同化优选方案,为西南区域中心数值预报业务改进提供参考。试验表明:(1)自动站资料测站多、分布不均,对初猜场低层要素调整作用大,会减小温度、相对湿度误差;探空资料站点少、垂直信息丰富,对初猜场各层误差减小均有贡献;云迹风资料垂直分布不均,集中在对流层中高层,因此对初猜场的最大调整集中在中高层,会减小位势高度误差;GPS测站少,被剔除的比例高,对初猜场调整作用很小;(2)单独同化试验发现探空、云迹风资料有助于该地区降水预报改进,而自动站和GPS资料对降水预报有负作用;(3)同时同化探空、云迹风资料有利于西南地区降水预报准确率提高,尤其对大降水中心预报。     

地面自动气象站资料图形分析软件设计与应用

为了便于气象预报员进行要素场的实况分析、天气过程研究,采用C＋＋语言编程,开发客观分析软件作为图形分析模块,实时跟踪最新观测数据,实现了山东省大监站地面自动观测资料的实时图形分析、图片浏览与动画演示,可直观地表现相关气象要素的时空分布,特别是降水中心的时空分布。     

如何应用数值指导天气预报资料

在制做天气预报过程中,如何应用数值指导预报,是天气预报工作者较为关心的问题.T.H.基尔科在《数值天气预报的应用》一文中总结了英国的情况,摘介如下:一、预报员的作用预报员通常要参与对整个天气过程中所发生事件的判断和预报.他的活动范围涉及在四次天气观测时刻所能得到的大量的资料,同时还有不断增加的各种从飞机和卫星观测所得来的"非天气时刻"的观测资料.为了有效地处理这些大量资料,在资料加工、分析和预报方法上就必须采用计算机,而且要逐步改善观测设备和提高准确度.预报员的主要作用在于根据所得到的资料和服务部门的需要进行鉴别和判断.人在计算和处理资料方面的能力虽然有限,但在天气预     

自适应网格与均匀网格在数值模拟中的对比研究

采用自适应网格和均匀网格两种模式，对1996年8月3—4日发生在山西、河北、河南三省交界地区的暴雨个例进行模拟和对比研究。结果表明，自适应网格模式对所关心的天气系统及其降水的模拟精度高于均匀网格，特别是对降水、风场、急流、涡度场的模拟精度改善显著。这说明自适应网格模拟的中尺度系统特征更清晰。     

数值化云图在降水预报中的应用

1988年初,我台引进了由中央气象台和厦门市气象台联合研制的卫星云图自动、实时、数字化处理显示系统。该系统建立在PC—AT型微机上,接收操作实现自动控制,具有实时接收显示、多项目检索、显示单幅全貌图、多幅图动画、热带气旋定位、图像放大、把图像信息转换成数字资料等多种功能。在3年来的使用过程中,我们注意进行了该系统在降水预报中的应用研究,现将一些初步结果加以介绍。     

趋势化资料在日气温预报中的应用

样本资料经过趋势化处理后,利用逐步回归选取预报因子,建立崇左市区日最高、最低气温预报模型,经比较发现,该模型比原始资料预报模型较稳定,预报效果较好,为短期日气温预报提供了一种新的思路和方法。     

AVHRR卫星资料及其在气象学上的应用

现有的业务气象卫星,具有对地球表面进行频繁观测的能力。这些资料一旦加以校准,并与地球资源卫星、其他科研卫星以及地面观测相结合,就可以估算一些地面特征参数,例如地面反照率、热量平衡、地表温度、沙尘、云盖甚至土壤水份等。从卫星观测资料来估算地表特征参数的物理基础是,卫星观测到的晴空太阳反射辐射主要依赖于地表特征这一事实。然而,在某些波段范围内,大部份反射辐射来自端利散辐和气溶胶散射。因此,用空间探测来估算地表特征参数时,必须进行云和大气效     

投影网格中的坐标确定及在台风数值试验中的应用

在数值计算中,对于已知经纬度的某点,需确定其在不同投影法得到的矩形网格中的具体位置坐标.导出在极射赤面投影、麦卡托圆柱投影和兰勃脱正形圆锥投影等算法中确定位置坐标的精确公式.通过台风路径预报对比试验表明:该方法能有效地减少计算误差的引入,具有较好的应用价值.     

雷达资料在江淮流域暴雨数值模拟中的应用

将雷达资料计入ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式，对江淮流域暴雨实例进行了模拟实验、在工作中，雷达资料经过处理加入到模式中，改变初始湿度场分析，然后作２４小时数值模拟，并与控制试验作比较。结果表明：加入雷达资料后的数值模拟预报，由于增强了暴雨区及其邻近区域对流层中低层水汽和辐合上升运动，雨区位置和雨量中心值比控制试验更接近实况。