水平气压梯力差分格式误差的定量分析

通过分析发现地形坐标系中系气压梯度力差分格式的计算误差应分为二类，其中，第二类误差在水平坐标面倾斜时出现。这种误差可理解为将水平坐标面上的气压插回到等高面上的插值误差。构造气压梯度力差分格式的目的正是为了减小这种第二类误差，而不是其他误差。误差分析表明静力扣除法和Ｃｏｒｂｙ格式的第二类误差都很小，比一般方法的误差小约一个量级。     

陡峭地形区气压梯度力的误差扣除法

设计一种计算陡峭地形区气压梯度力的新方法，限误差扣除法，给出了误差扣除法的基本原理。然后，选用理想大气，用３种近似计算式进行了检验。结果表明，这３种方法在单独用于气压梯度的计算时，计算值都有较大误差，在地形陡峭区，相对误差可以达到２０％以上。即使在平缓地形区，相对误差也不可忽略，只有平均温度格式可以满足精度要求。但当这３种格式在误差扣除法中应用时，绝对误差和相对误差都大大减小，相对误差的量级可达到     

误差扣除法在云南中尺度数值模式中对气压梯度力的计算试验

使用云南中尺度数值预报试验模式^[1]，引入实际地形，选用静力扣除格式、回插格式、局地等温格式、经典修正格式以及模式中原计算格式（Corby格式）等5种计算格式计算气压梯度力，对气压梯度力的误差和扣除法进行了模拟试验。比较了这5种格式在有、无误差扣除时的模拟结果之后，发现误差扣除法与上述格式结合使用时，均能够不同程度地提高预报效果，尤其是在与经典修正格式结合使用以后，预报效果进一步改善，得到了较满意的模拟效果。     

有地形模式中气压梯度力误差扣除法

：在现有有地形的数值模式中，陡峭地形区气压梯度力的计算存在一个普遍问题，即计算精度较高的格式比较繁琐而费时，简单省时的格式又不精确和不稳定。为解决这个问题，作者等在最近提出了一种方法，称为气压梯度力的误差扣除法。该方法假定：气压梯度力的计算误差主要来自地形而与气压形势关系较小。用理想场对该方法进行检验后表明，这一方法是成功的。本文则用气候模式对作者提出的有地形数值模式中气压梯度力的误差扣除法进行了模拟检验。所用模式是作者等使用多年的Ｐ－混合坐标系５层模式，选用了四种气压梯度力的计算格式，即ＤＤＤ格式、Ｃｏｒｂｙ格式、平均温度格式和经典中央差格式。比较了这四种格式在有无误差扣除时的模拟结果，发现：对于计算精度较高的格式，如ＤＤＤ格式、Ｃｏｒｂｙ格式及平均温度格式，有无误差扣除的结果相差不大，但误差扣除法仍可在一定程度上改善模拟效果。对于计算精度差的格式，如经典中央差格式，在无误差扣除时计算不稳定，得不到模拟结果，进行误差扣除后，从根本上提高了其计算精度，因而也提高了计算的稳定性，达到了较满意的模拟效果。而且与其它格式的模拟结果相当接近。本文提出的误差扣除法可同时用于格点模式和谱模式。     

有地形模式中气压梯度力误差和扣除法的模拟试验

在现有有地形的数值模式中，陡峭地形区气压梯度力的计算存在一个普遍问题，即计算精度较高的格式比较繁琐而费时，简单省时的格式又精确和不稳定，为解决这个问题，作者等在最近提出了一种方法，称为气压梯度力的误差扣除法，该方法假定：气压梯度力的计算误差主要来自地形而与气压形势关系较小，用理想场对该方法进行检验后表明，这一方法是成功的。     

地形区两种典型气压梯度力计算方法的比较

试验比较了两种较为典型的地形区气压梯度力计算方法：一是先在准水平的等压面上计算,再垂直插值到地形坐标面上的方法,二是差-微-差方法。初始化分析和预报结果检验都表明,在减轻地形影响上,前者的优势在大气上层,后者则在中下层。     

地形跟随坐标下的中尺度模式气压梯度力计算误差分析及其改进方案

地形跟随坐标系中水平气压梯度力的算法一直是困扰数值模式发展的关键问题之一。目前数值模式中使用的方法只能在天气尺度的模式中部分缓解气压梯度力的计算误差问题。在高分辨率中尺度模式中，随着地形坡度的进一步加大，气压梯度力的计算误差问题更加突出。作者通过理想场的计算分析了几种主要气压梯度力算法的误差，结果显示在中尺度模式分辨率下，计算的水平气压梯度力不但不收敛于真值，而且随着地形坡度的加大或模式分辨率的提高，计算误差逐渐增大。作者提出了基于静力方程订正的回插等压面改进方案，理想场的计算结果表明该方案的计算误差可显著减小，在典型中尺度模式参数的设置下计算精度可达10-6m/s2。其最大特点是随着模式分辨率的提高，该方案的计算误差将逐步收敛到零。     

P-σ坐标系数值模式中气压梯度力的递推算法

在静力关系成立的条件下,推导出气压梯度力的递推算法,用以计算有地形P-σ坐标系模式中的气压梯度力.将递推算法与对应的6种直接计算方案相比后发现,在有气压梯度力的参考大气中,递推算法的计算精度相对于直接计算方案的精度有较大改进,特别是采用递推后的两种经典修正格式和Corby格式,能较大提高水平气压梯度力的计算精度,从而改善数值模式的预报效果和稳定性.     

气压灵敏度检查时误差的形成及影响

1　误差的形成　　气压灵敏度检查时,检查点为地面点、250hPa、小于或等于20hPa点,三点变量的平均值为记录整理的订正值,探空仪讯号取过渡讯号。1.1　地面点如地面气压为933hPa,探空讯号发28,抽气使气压降低,当探空讯号变为29时,应立刻读取气压929hPa,过渡讯号为28.5,用929hPa在检定证上查取检定符号为29.8,这时地面点变量为28.8-28.5=0.3(这是正确变量);但如果在探空讯号变为29时没有及时读取气压值,而是在气压降至927时才读取气压值,此时的探空仪讯号未变仍是29,用927百帕查取检定符号为29.2,变量为29.2～28.5=0.7(误差变量)。1.2　250h…     

CAWS-600B型自动气象站气压校准误差的分析

通过对CAWS-600B型自动气象站气压校准误差的分析,找出了误差来源并指明了处理方向.     

甘肃省自动气象站气压记录分析评估

为了掌握凼仪器换型造成的气象要素观测值的变化,客观评价气象资料的连续性、准确性,利用甘肃省6个基准站的自动气象站气压资料和人工站对应的平行观测资料对自动站记录进行了对比分析.结果表明,自动站气压记录与人工站记录年平均、月平均统计值十分接近.定时值、平均值、最高记录、最低记录的误差概率分布形态基本一致,概率分布比较集中.统计检验表明,气压定时观测记录、最高记录、最低记录、24次平均值和4次平均值均无显著差异;各定时记录的误差有明显的日变化,09:00～11:00、19:00～22:00误差大,12:00～15:00,01:00～05:00误差小;6个站间的误差差异明显,但个别站的误差有明显的系统性,反映了观测仪器自身的性能.     

器测与目测能见度差异分析

目前大部分气象台站依靠目测来估计能见度值,存在一定的人为误差。利用2004年4月22日至5月29日塔克拉玛干沙漠腹地气象自动站水平能见度观测资料,通过对器测和目测值的数据对比分析得出:①水平器测值约是目测的2倍,变化趋势基本一致;②目、器测值的差异导致沙尘暴发生的等级概率产生偏移;③随着沙尘暴等级减弱,目测值与器测值的平均误差值不断减小,平均绝对误差值和均方误差量级接近甚至达到沙尘暴等级划分标准的量级。     

洛阳市低能见度特征分析

统计分析了洛阳地区水平能见度 <10 0 0m(低能见度 )的时空分布气候特征 ,讨论了地形地貌、沙尘天气、雾等因素对洛阳地区低能见度的影响 ,得出影响洛阳地区低能见度的主要天气现象是雾的结论。     

起伏地形下重庆市水汽压的空间分布

利用重庆市1∶25万电子地图和100m×100m分辨率的DEM资料,建立了基于常规气象观测资料的实际起伏地形下重庆市水汽压空间分布模型,计算了重庆市各月月平均和年平均水汽压的空间分布,并完成其制图同时详细分析了重庆市实际地形下水汽压的空间分布。分析表明:随着海拔高度的增加,水汽压逐渐减小;各月水汽压的最小值出现在东北山区;重庆市水汽压的季节变化很明显。     

修正WRF次网格地形方案及其对风速模拟的影响

复杂地形区域风场模拟的准确率一直是风能研究领域的难点和重点。WRF模式是目前风能评估领域应用最广泛的天气数值模式之一,但该模式在复杂地形区域存在对平原、山谷风速高估且对山顶风速低估的系统性误差,并有研究建立次网格地形方案以订正误差。而次网格地形方案在不同水平分辨率下常出现错误的修正结果,该文基于高精度地形高程数据分析了方案失效的主要原因,发现其方程组中判断山体形态特征的阈值-20在过低和过高水平分辨率下均失去参考性。针对这一原因,将方案中影响关键参数C_t的地形高度算子与模式水平分辨率进行拟合,形成地形高度算子与水平分辨率相依赖的线性关系,获得不同分辨率下更适合的山体形态阈值。通过与自动气象站10 m风速对比分析了修正前后WRF对低层风速的模拟效果,结果显示:修正后的次网格地形方案能够分别在较低和较高分辨率下,部分矫正原方案错误的订正结果,使低层风速模拟更接近实况。修正后的次网格地形方案可为复杂地形区域开展高分辨率风场模拟提供参考。     

资料同化中二维特征长度随模式分辨率变化的分析研究

特征长度是资料同化中的重要参量,决定了观测信息在空间的传递特征,而特征长度随模式水平分辨率增减而变化的特点与背景误差湍流功率谱分布特点密切相关。通过对不同来源实际资料计算获得的特征长度数据分析和对理想数据数值试验分析,结果表明随着模式分辨率的提高,特征长度会按照二次根的规律递减。特征长度的这种变化由背景误差湍流功率谱,特别是与次天气尺度（20～60波）到中尺度波（大于60波）的湍流功率谱斜率特征决定。当湍流功率谱斜率从-5/3变化到-4时,特征长度随模式分辨率变化的敏感性降低。作者估计出的温度场的实际背景误差湍流功率谱斜率在次天气尺度到中尺度大约在-2.8左右。对特征长度的估计除传统方法外,可以根据背景误差的湍流功率谱斜率特征来更方便地给出,该方法可作为传统方法的补充来匹配应用。     

Comparison of Ozone Fluxes over a Maize Field Measured with Gradient Methods and the Eddy Covariance Technique

Ozone(O_3) fluxes were measured over a maize field using the eddy covariance(EC) technique and gradient methods.The main objective was to evaluate the performance of the gradient methods for measuring the O_3 flux by comparing them with the EC O_3 flux.In this study,turbulent exchange coefficients(K) calculated with three methods were compared.These methods were the aerodynamic gradient(AG) method(in which K is calculated by using wind speed and temperature gradients),the aerodynamic gradient combined with EC(AGEC) method,in which the friction velocity and other variables are based on EC measurements,and the modified Bowen ratio using the EC sensible heat flux and temperature gradient(MBR) method.Meanwhile,the effects of the measurement and calculation methods of the O_3 concentration gradient were analyzed.The results showed that:(1) on average,the transfer coefficient computed by the MBR method was 40% lower,and the coefficient determined with the AG method was 25% higher,than that determined with the AGEC method.(2) The gradient method's O_3 fluxes with the MBR,AGEC,and AG methods were 30.4% lower,11.7% higher,and 45.6% higher than the EC O_3 flux,respectively.(3) The effect of asynchronous O_3 concentration measurements on the O_3 gradient must be eliminated when using one analyzer to cyclically measure two-level O_3 concentrations.The accuracy of gradient methods for O_3 flux is related to the exchange coefficient calculation method,and its precision mainly depends on the quality of the O_3 gradient.