WRF-EnSRF同化系統(tǒng)在中尺度模擬中擾動方法的研究.pdf

1、資料同化是為數(shù)值天氣預(yù)報提供高質(zhì)量初始場的重要手段,隨著觀測資料的增多和觀測質(zhì)量的提高,對于背景場和觀測場不確定信息的描述越發(fā)重要。集合卡爾曼濾波方法對誤差協(xié)方差演變進(jìn)行預(yù)報,利用集合成員統(tǒng)計出隨天氣形勢變化的誤差協(xié)方差。因而,在集合卡爾曼濾波方法中,使用合適的擾動方法,構(gòu)建合理的集合成員就顯得尤為重要。其中,在中小尺度的集合卡爾曼濾波同化中,如何針對對流不穩(wěn)定產(chǎn)生有效的擾動場是一個關(guān)鍵問題。本文利用WRF—EnSRF同化系統(tǒng)進(jìn)行了不同

2、擾動方法的風(fēng)暴尺度實驗,得出以下結(jié)論:
　　 (1)中小尺度對流就是一個能量釋放過程,環(huán)境場不穩(wěn)定度和風(fēng)切變強(qiáng)度顯著地影響風(fēng)暴發(fā)展強(qiáng)度和移動路徑,同樣影響誤差的增長速度及其分布結(jié)構(gòu),因此,在初始擾動階段,找到較為準(zhǔn)確的不穩(wěn)定區(qū)域(熱力、動力)就顯得較為重要。利用雷達(dá)資料進(jìn)行對流區(qū)域的確定,進(jìn)而確定擾動區(qū)域是一種比較理想的方案。隨著觀測技術(shù)的發(fā)展和同化系統(tǒng)的不斷完善,在以后的實驗中,其他的觀測資料,如衛(wèi)星、探空資料等都可以用來確定

3、對流區(qū)域。
　　 (2)不理想的擾動地點,尤其是在不穩(wěn)定度大,但是暫時又沒有發(fā)生對流的區(qū)域(如真實對流的下游)進(jìn)行擾動,會產(chǎn)生虛假的對流。所以,對于不穩(wěn)定區(qū)域也不能一概而論的進(jìn)行擾動,而是要根據(jù)觀測資料結(jié)合風(fēng)場加以確定。
　　 (3)對流區(qū)域的擾動由于擾動范圍較小,通常會造成整個同化過程中的離散度不足,使用空間平滑公式對擾動區(qū)域進(jìn)行平滑能夠有效的提高離散度,并且能夠反映誤差分布,改進(jìn)同化效果。
　　 (4)理想個

4、例由于動力和熱力意義比較明確,同化效果要好于實際個例。實際個例的同化效果受影響因素較多,情況比較復(fù)雜。不同的中尺度系統(tǒng),其動力、熱力意義有比較大的差別,擾動方法也應(yīng)有所改變,需要進(jìn)一步的研究。
　　 本文主要討論了隨機(jī)擾動及其改進(jìn)方法在WRF-EnSRF系統(tǒng)中構(gòu)建集合成員的實驗。隨機(jī)擾動只是眾多擾動方法中的一種,只要能夠合理的反映出大氣中可能的誤差分布情況并保持成員間離散度的擾動方法都可以用在同化系統(tǒng)中,并且除了模式空間格點上的