风暴尺度天气下利用集合卡尔曼滤波模拟多普勒雷达资料同化试验 II. 考虑模式误差的情形

文章的第I部分(兰伟仁等, 2010), 利用模拟雷达资料在假定模式无误差的情况下进行了一系列的集合卡尔曼滤波(EnKF)敏感性试验, 验证了EnKF方法在风暴尺度天气资料同化中的作用。本文继续探讨EnKF在有显著模式误差的情况下同化模拟多普勒雷达资料的效果问题。试验中假定模式误差主要来源于微物理过程参数化的不确定性。结果表明: 模式误差在不同程度上影响了EnKF分析的效果, 对微物理量的影响尤其明显; 在EnKF分析中, 利用微物理过程参数化集合的方法来考虑模式误差, 对速度场、 位温场以及比湿场有较明显的正作用, 但对于微物理量场分析效果较差; 若包含控制试验的微物理过程参数化方案, 则EnKF对所有变量都有正效果, 随着同化循环次数的增加, 分析结果更加合理; 只考虑冰相过程的微物理过程参数化方案的集合, 分析效果进一步提高。     

赤道太平洋次表层海温距平的EEOF分析及与厄尔尼诺的关系

通常气候变量场在时间上存在着显著的自相关及交叉相关,扩展的经验正交函数(ExtendedEOF,以下记作EEOF)分析是在经典的EOF基础上发展而来的,它同时考虑了要素的空间和时间相关性,可以得到变量场的移动性分布结构。本文通过对赤道太平洋次表层海温距平(SOTA)场的EEOF分解,发现第一特征向量是关于ElNino的模态,它反映了ElNino的发生持续消亡的整个过程,对应的时间系数(第一主分量)与Nino3指数有很好的同时相关。第二特征向量是关于西太平洋暖池的模态,它反映了西太平洋暖池从暖位相到冷位相(同时东太平洋从冷位相到暖位相)的过程,第二主分量与滞后6～10个月的Nino3指数有很好的相关性。这两个主分量不但有助于了解赤道太平洋海温异常的过程,而且为厄尔尼诺的预报提供了重要线索。     

Adjoint-based Sensitivity Analysis of a Mesoscale Low on the Mei-yu Front and Its Implications for Adaptive Observation

An adjoint sensitivity analysis of one mesoscale low on the mei-yu Front is presented in this paper. The sensitivity gradient of simulation error dry energy with respect to initial analysis is calculated. And after verifying the ability of a tangent linear and adjoint model to describe small perturbations in the nonlinear model, the sensitivity gradient analysis is implemented in detail. The sensitivity gradient with respect to different physical fields are not uniform in intensity, simulation error is most sensitive to the vapor mixed ratio. The localization and consistency are obvious characters of horizontal distribution of the sensitivity gradient, which is useful for the practical implementation of adaptive observation. The sensitivity region tilts to the northwest with height increasing; the singular vector calculation proves that this tilting characterizes a quick-growing structure, which denotes that using the leading singular vectors to decide the adaptive observation region is proper. When connected with simulation of a mesoscale low on the mei-yu Front, the sensitivity gradient has the following physical characters： the obvious sensitive region is mesoscale, concentrated in the middle-upper troposphere, and locates around the key system; and the sensitivity gradient of different physical fields correlates dynamically.     

云海-2掩星资料在区域数值预报中的同化应用评估

针对中国自主的云海-2掩星资料,基于WRF模式和GSI三维变分同化系统,以2019年5月首次开展了区域同化预报试验,试验结果表明:同化云海-2掩星资料后,风场、温度场的改善主要体现在预报的中后期,而湿度场的改善则贯穿于整个预报时间段,风场、温度场和湿度场的改善程度随着预报时间延长趋于一致;风场和温度场的改善主要体现在模式中层,而水汽混合比的改善则主要体现在模式的中低层;同化云海-2掩星资料能够合理的调整模式的位势高度场、湿度场、温度场和风场,进而改善降水预报结果。     

云海-2掩星探测资料在全球数值天气预报模式中的同化效果评估

本文基于T799L91全球数值天气预报模式及其四维变分同化系统,构建了云海-2掩星探测资料的同化流程,并以2019年7月开展了为期一个月的云海-2掩星探测资料同化预报试验.对东亚区域、北半球和南半球的同化预报结果评估表明:在全球数值天气预报模式中,同化云海-2掩星探测资料能够有效提高预报场的准确性,提高的幅度随着预报时...