基于集合Kalman滤波数据同化与偏差修正的热带气旋强度集合预报研究

采用基于集合Kalman滤波数据同化和偏差修正方法的集合预报技术来研究热带气旋的强度预报问题.集合预报系统考虑初值误差和模式误差,利用MM5中尺度模式,采用Anthes-kuo、Grell和Betts-Miller等积云参数化方案和High-res-olution Blaekadar、Burlk-Thompson、MRF等边界层过程的9组不同的组合,分别进行45、60和75 min的短时预报.对9个预报结果采用"镜像法",得到18个集合成员.将蓝金涡旋作为同化的观测场,18个集合成员作为集合Kalman滤波的初始背景集合,采用ENSRF算法和逐点局地分析算法进行同化.同化后的结果作为集合预报的初值,预报过程对模式参数采用前述9种组合,进行72小时预报.通过求取偏差系数对预报结果进行修正,减小模式系统误差.选2003-2004年16个台风过程作为预报个例,讨论偏差修正前后对预报结果的影响.实验结果表明,基于集合Kalman滤波数据同化的热带气旋集合预报相对于非同化的集合预报对路径预报的改进效果优于强度预报.平均而言通过偏差修正,强度集合预报的潜力得到挖掘,绝对误差明显减小,通过偏差修正减小了强度集合预报均值的误差,进而使得预报概率密度函数均值向理论值靠近,从而提高了概率预报的精度和合理性,因此基于集合预报的偏差修正分析方法,是改善热带气旋强度预报水平的有效途径.     

副热带高压对登陆台风影响的数值模拟研究

中国登陆台风多发于夏季,尤其对于登陆后继续北上深入内陆的热带气旋,逐渐与其所处的中纬度环境场发生相互作用,强度衰减缓慢甚至再次发展,且伴随有台风动力、热力结构的转变(ET过程).同时,夏季多伴有副热带高压的活跃与西伸趋势,然而该系统与台风之间相互作用的物理机制仍不十分清楚,这已成为提高台风预报能力的主要障碍之一.文中选取1997年第11号台风"温妮"为研究个例,通过中尺度模式MM5模拟再现了该台风登陆后经历初期减弱、变性及变性后再次发展的演变过程.采用Davis等提出的片段位涡反演方法,改变模式积分初始时刻台风东部副热带高压强度,通过数值模拟与诊断分析的方法,深入研究不同强度副热带高压系统对台风陆上维持、变性和发展的影响.研究表明,副热带高压强度的加强加快了台风中心的北移速度,冷空气提前下沉入侵台风中心,加快台风的变性,配合暖气团的强迫抬升激发强烈的对流层中高层锋生,台风变性后冉次加强幅度增大.副热带高压强度的改变直接影响台风中心上空高空形势,而后者与台风强度的变化有较好的相关性.     

ON THE RELATIONSHIPS BETWEEN THE UNUSUAL TRACK OF TYPHOON MORAKOT (0908) AND THE UPPER WESTERLY TROUGH

In this paper,by carrying out sensitivity tests of initial conditions and diagnostic analysis of physical fields,the impact factors and the physical mechanism of the unusual track of Morakot in the Taiwan Strait are discussed and examined based on the potential vorticity(PV)inversion.The diagnostic results of NCEP data showed that Morakot’s track was mainly steered by the subtropical high.The breaking of a high-pressure zone was the main cause for the northward turn of Morakot.A sensitivity test of initial conditions showed that the existence of upper-level trough was the leading factor for the breaking of the high-pressure zone.When the intensity was strengthened of the upper-level trough at initial time,the high-pressure zone would break ahead of time,leading to the early northward turn of Morakot.Conversely,when the intensity was weakened,the breaking of the high-pressure zone would be delayed.Especially,when the intensity was weakened to a certain extent,the high-pressure zone would not break.The typhoon,steered by the easterly flow to the south of the high-pressure zone,would keep moving westward,with no turn in the test.The diagnostic analysis of the physical fields based on the sensitivity test revealed that positive vorticity advection and cold advection associated with the upper-level trough weakened the intensity of the high-pressure zone.The upper-level trough affected typhoon’s track indirectly by influencing the high-pressure zone.     

基于多正则化参数约束的四维变分同化方法及其对台风预报的影响

Tikhonov正则化反问题思想应用于变分同化时,通常引入的单正则化参数并不能同时满足不同观测资料的误差特性.针对传统四维变分同化(4D-Var)中不同观测资料分别引入不同正则化参数,提出基于多正则化参数约束的4D-Var(Tikh-4D-Var);同时,鉴于实际维数巨大同化系统中多正则化参数难于计算问题,基于同化系统后验估计信息,引入一种新的多正则化参数选择方法,相比于传统正则化参数选择方法,该方法计算量较小.基于WRF3.3.1 4D-Var同化系统,利用2010年Chaba台风个例开展bogus资料同化台风初始化应用试验,结果表明:结合引入的多正则化参数选择方法,Tikh-4D-Var方法相比于传统4D-Var方法更快达到收敛标准,迭代次数更少;同时,相比于传统4D-Var方法,Tikh-4D-Var方法呈现出更优的同化和预报效果,使得72 h路径和强度预报误差减小的同时,进一步改善了台风的内部结构信息;多正则化参数在一定程度上可反应同化系统中观测资料误差方差给定的准确性.     

歧口凹陷埕海潜山油气成藏条件与主控因素

歧口凹陷在经历了复杂的基底断裂改造后形成了大量的潜山构造,而大港探区历年的潜山勘探均以高位序潜山为主,埋深较大的中、低位序潜山由于上覆巨厚的中生界和古生界,勘探程度相对较低,但勘探成效却十分显著,部分潜山井获高产。以歧口凹陷埕海潜山为例开展了油气成藏条件分析,该区油气源充足,供烃条件优越,碳酸盐岩缝洞型储层发育,构造圈闭数量多,且形成时间与排烃期有效匹配,断层与不整合面构成良好的油气输导系统,表明歧口凹陷石炭系-二叠系覆盖区中、低位序潜山成藏条件十分有利。基于该区成藏条件和勘探实践分析,进一步总结出潜山多期构造活动背景、缝洞型储层发育程度以及烃源岩条件是埕海潜山油气成藏的主控因素,直接影响潜山油气分布和富集程度。