干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 新疆多源探测资料同化及区域模式应用

Arid

	新疆多源探测资料同化及区域模式应用
	缪启龙; 朱伟军; 段春锋; 蒋镇; 徐迎春; 俞布
完成单位	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
登记(发布)日期	2013
中文摘要	1、重点同化加密区域自动站资料应用于区域数值模式。天山地区是新疆沙漠周边农业生产的主要地区,也是新疆暴雨较多发生地区。鉴于研究此地的暴雨天气,选取由NCAR以及美国其他气象组织联合开发和支持的大型开源气象预报软件——WRF(Weather Research Forecast)模式。该模式是云尺度到天气尺度的数值预报模式,水平分辨率重点考虑1-10km。它包括多重区域、从几公里到数千公里的灵活分辨率、多重嵌套网格,以及与之协调的三维变分同化系统3DVAR等。模式采用高度模块化、并行化和分层设计技术,集成了迄今为止中尺度方面的研究成果。使用美国NMC方法统计我国西北干旱、半干旱区夏季背景误差协方差矩阵中相关的统计量。利用WRF3.3预报模式,模式采用双向两重嵌套,格点数分别为100150,187199,格距分别为27km、9km,垂直方向37层,中心经纬度为83.62°E ,43.25°N。资料覆盖时间是世界时2007年6月1日12时至2007年7月10日12时,由对同一时间(每日12时)进行预报的24h和12h预报场组成。使用分辨率为1°×1°的NCEP分析资料作为模式模拟的背景场资料。分别将常规探空资料(提取其中温、压、风、湿要素同化)、地面加密自动站资料(提取其中的温、压、湿要素同化)和卫星资料(NOAA15/16-AMSUA/AMSUB/HIRS3、NOAA18-MHS)作三维变分同化试验,同化窗口为2小时。分析了不同资料同化对各物理量预报效果的影响;不同资料同化对降水预报效果的影响。分别同化天山地区自动气象站资料、探空资料和卫星资料,分析场都比背景场更接近于当时的实际大气状况。但不同资料对背景场的影响是有差异的,这种差异进而体现在对降水预报的差异上。但无论同化哪种观测资料,都提高了天山地区暴雨的预报水平,降水预报的改进主要体现在降水的强度上。其中同化探空资料的改善效果最明显,与不同化任何资料的控制试验相比,技巧评分提高了0.115。自动气象站可提供1小时一次的观测,观测频次之高是其他资料无法比拟的。为此,设计两组同化试验与控制试验作对比,同化频次分别是1h/次和3h/次。发现,增加同化频次降低了漏报现象提高了预报准确率,模拟的降水值与观测的降水量更接近。 2、融合新疆地区精细地理信息在区域模式中的应用,改进区域模式参数化方案。应用WRFV3.3中尺度数值模式,采用两重嵌套,以中天山为中心,垂直方向取37个不等距分层,水平分辨率分别为27 KM和9 KM,选用NCEP分析资料作为背景场,插值后形成WRF模式的初始场和侧边界条件。模式能较好的模拟新疆大降水的大尺度天气系统,9公里模拟的结果已能较好地再现实际观测的结果。这表明适当提高模式的空间分辨率能反映出更合理的精细化的地理信息,进而有助于提高模式的整体预报效果。研究了不同物理过程对降水和环境场的影响。通过分析新疆地区高低空的动力场、热力场、位势高度场以及总降水量,得出云微物理过程的影响远大于积云对流、辐射和行星边界层过程的影响。天山地区降水次网格尺度降水的贡献非常小,模式对降水预报结果的好坏几乎全部来自网格尺度降水所做的贡献。重点分析了不同微物理过程对物理量场的影响;不同微物理过程的降水形成机制;并对不同微物理过程的降水进行了检验。不同微物理过程的离差对比分析显示,双参数方案的离差值明显比单参数方案的离差值大。微物理参数化中,对流层中层的影响主要来自动力学方面,低层主要受热力学方面的影响。从云和降水微物理学方面,比较了不同微物理过程中形成降水的水成物的时空演变,揭示方案之间的差异。比较而言,微物理参数化方案中Thompson方案预报细网格分辨率下的暴雨量级的降水效果最好。
中文关键词	多源探测资料 ; 同化及区域模式 ; WRF模式
成果类型	应用技术
中图法分类号	P456.7
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001740304
来源机构	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243309
推荐引用方式 GB/T 7714	缪启龙,朱伟军,段春锋,等. 新疆多源探测资料同化及区域模式应用[Z]. 应用技术,2013.