Improvement of the Surface Pressure Operator in GRAPES and Its Application in Precipitation Forecasting in South China

In this study we investigated the problems involved in assimilating surface pressure in the current global and regional assimilation and prediction system, GRAPES. A new scheme of assimilating surface pressure was proposed, including a new interpolation scheme and a refreshed background covariance. The new scheme takes account of the differences between station elevation and model topography, and it especially deals with stations located at elevations below that of the first model level. Contrast experiments were conducted using both the original and the new assimilation schemes. The influence of the new interpolation scheme and the updated background covariance were investigated. Our results show that the new interpolation scheme utilized more observations and improved the quality of the mass analysis. The background covariance was refreshed using statistics resulting from the technique proposed by Parrish and Derber in 1992. Experiments show that the updated vertical covariance may have a positive influence on the analysis at higher levels of the atmosphere when assimilating surface pressure. This influence may be more significant if the quality of the background field at high levels is poor. A series of assimilation experiments were performed to test the validity of the new scheme. The corresponding simulation experiments were conducted using the analysis of both schemes as initial conditions. The results indicated that the new scheme leads to better forecasting of sea level pressure and precipitation in South China, especially the forecast of moderate and heavy rain.     

一次华南前汛期暴雨过程的数值模拟

本文建立了一个包含地形的σ坐标6层中尺度—α模式。用这个模式对一次华南暴雨过程作了数值试验。结果表明,此模式有能力预报出华南前汛期暴雨的落区,初值场和与陆风有关的沿海对流云团对预报的风场和降水有一定的影响。      

非线性正规模初值化原则在有限区模式的实现

本文在普遍情况下导出了与非线性正规模初值化方法等价的、用模式变量表达的初值化准则与运算迭代公式.由于模式的正规模态在初值化计算中不明显地出现,故本文的结果对于正规模态难以求得的有限区模式的初值化有重要意义_试验实例表明,按本文的方案作初值处理,对于消除初值中的不平衡是十分有效的.     

湿度因子对适应性观测敏感区估算的影响研究

马旭林2008年的基于集合卡尔曼变换适应性观测敏感区的估算方案能得到较为合理的敏感区,但其未考虑湿度因子的影响。在原方案基础上增加了湿度因子,根据计算资料与度量标准的不同,搭建3个方案与其比较,并选用2008年年初冰冻雨雪灾害天气个例进行对比模拟试验。结果表明,原方案的敏感区较为分散,且当目标时刻与验证时刻重合时,存在虚假的信号方差大值区;加入湿度因子后能有效抑制虚假敏感区,改进度量标准后能得到较为理想的结果;若只利用湿度场进行敏感区估算,计算效果最优,在目标观测时刻所得敏感区最为集中并在目标时刻和验证时刻重合时无虚假信号方差大值区。     

中国冬夏季模式降水方案的应用分析研究

通过对中国冬夏季各一次降水过程的模拟分析 ,研究了不同云降水方案在中国区域的应用特征。结果指出 ,夏季 ,Kain Fritsch(KF)和Betts Miller(BM)积云方案模拟产生的积云降水是有差异的 ,KF方案对本次连续降水过程的预报要优于BM方案 ;KF方案和BM方案可以使周围环境大气状况发生不同的变化 ,KF方案可以使周围环境大气变得更湿、上升气流更加深厚 ,更有利于网格尺度降水的产生 ,即不同积云对流方案对网格尺度降水具有重要的影响 ;冬季 ,中国北方大陆基本没有对流降水产生 ,不同积云对流方案对网格尺度降水预报的影响基本可以不予考虑 ,中国北方的冬季降水主要是由网格尺度降水构成的。     

Application and Study of Precipitation Schemes in Weather Simulation in Summer and Winter over China

Through simulation of summer and winter precipitation cases in China, the cloud precipitation schemes of model were examined. Results indicate that it is discrepant between convective precipitation simulated by the Kain-Fritsch (KF) scheme and Betts-Miller (BM) scheme in summer, the former scheme is better than the latter in this case. The ambient atmosphere may be varied by different convective schemes. The air is wetter and the updraft is stronger in the KF scheme than in the BM scheme, which can induce the more grid scale precipitation in the KF scheme, i.e., the different cumulus schemes may have the different and important effect on the grid scale precipitation. However, there is almost no convective rain in winter in northern China, so the effect of cumulus precipitation on the grid scale precipitation can be disregarded. Therefore, the gird scale precipitation is primary in the winter of northern China.     

热带气旋路径数值模式业务试验性能分析

在中国气象局数值预报创新基地开发的GRAPES基础上,建立了热带气旋路径预报系统(GRAPES-TCM).并对2002、2003年热带气旋进行了一系列时间为48 h的路径后报试验,对2004年的热带气旋路径进行准业务预报.针对热带气旋路径预报的分析表明,GRAPES_TCM对热带气旋路径具有良好的预报能力.比较了2004年GRAPES_TCM准业务预报同北京数值预报和日本数值预报的结果,GRAPES_TCM的预报结果比北京的好,与日本数值预报相比仍有较大的差距.GRAPES_TCM计算的总的热带气旋24、48h平均距离误差大约为150、250km.GRAPES_TCM计算的热带气旋路径的平均距离误差随着其初始强度的增强而减小,台风级的热带气旋路径的24 h平均距离误差仅为111km,48h平均距离误差也在210km左右,与此同时,预报的强热带风暴的24和48h平均距离误差则为166.6和242.6km.GRAPES_TCM后报的\     

邢台市隆尧地裂缝发育特征及成因分析

隆尧地裂缝在华北地区是典型表生灾害,不仅对地表造成了潜蚀、塌陷、张裂、错断、龟裂等地质灾害,而且给当地的农业生产、工程建设、人民生活造成严重经济损失。为揭示其成因,本文利用地质调查、监测与测量、槽探、物理勘探等方法,主要研究了隆尧地裂缝的发育特征,包括平面、剖面、深部、活动4个方面,总结了地裂缝的发育规律,最后从孕裂环境、启裂条件、破裂过程等3个方面对其成因展开分析。通过研究,本文认为:(1)隆尧地裂缝出露于十余个村镇达30km,分别向NWW、NEE方向延伸,与隆尧断裂高度一致; 其活动时间具有周期特征,可分为开启-闭合-缓变-骤变等4个时期。(2)隆尧地裂缝受控于隆尧断裂,区域内的深部构造、断裂构造、构造地貌等条件为地裂缝的形成提供了孕裂环境。孕裂过程经历了应力积累、破碎带形成2个时期。(3)断裂活动是开裂的动力基础,地下水抽采、地表水入渗是开裂的重要因素。(4)隆尧地裂缝的开裂过程具有时间和空间上的不均性。从目前的勘察和研究情况来看,隆尧地裂缝活动正处于活跃期。     

西藏东南部泥石流堵塞坝的形成机理

西藏东南部山高谷深,冰川发育,冰碛等松散堆积物厚度大,经常发生大型或特大型泥石流堵断主河,形成堵塞坝。针对西藏东南部4条典型泥石流沟所发生的7次大型或特大型泥石流中,有5次形成堵塞坝,来剖析泥石流堵塞坝形成的机理和主要因素,提出由于冰雪崩、冰湖溃决或大规模滑坡活动,所激发的首阵或前几阵大流量、高速度、多巨砾,并与主河正交的粘性泥石流,最容易形成堵塞坝。     

物理初值化在台风数值天气预报中的应用试验

根据P.R.Julian(1984)的物理初值化方法,利用有限区数值预报模式,针对台风系统的预报做了物理初值化试验。结果表明,物理初值化不但可以改善台风、低压和副高区域的初始流场形势以及初始降水率,而且可以改善台风强度的发展变化过程和路径的预报,是一种有效可行的方法。