拉曼激光雷达测温数据对WRF模式模拟效果的影响
本文选题:数值预报 + 拉曼激光雷达 ; 参考:《西安理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着数值天气预报技术的发展,各种非常规资料的增加以及数值模式中微物理过程和参数化方案的改进,业务数值预报水平已大大提高。然而提高数值预报的准确率,关键还需要有准确的观测资料能提供精确的初始场。与常规观测相比,激光雷达具有时空分辨率高、探测灵敏度高和抗干扰能力强等特点。因此,为了推动拉曼激光雷达在数值预报方面的应用,本文提出利用三维变分同化方法,结合西安理工大学大气温湿度同步探测系统探测到的大气温度来改进数值模式初始场,通过设计同化实验,分析模拟结果,进而研究拉曼激光雷达测温数据对WRF模式模拟效果的影响。本文的主要研究成果及结论:(1)利用WRF模式和FNL资料,采用6种微物理过程和3种水平分辨率对陕西省一次降水过程进行实验,发现WDM6微物理过程方案和水平分辨率为9km时较适合陕西的数值天气预报模拟。(2)构建WRF模式三维变分同化系统,设计同化实验,发现通过三维变分法同化地面高空观测资料后,可以改进6h内的短时预报,TS评分提高了 0.07。(3)通过Multiquadric插值算法对拉曼激光雷达测温数据和陕西省高空温度数据进行扩展,完成对地面高空观测资料及拉曼激光雷达测温数据的同化实验,对同化实验结果进行降雨和增量分析,发现对地面高空观测资料及拉曼激光雷达测温数据同化后一定程度上调整了初始场,降水TS评分相比较同化前提高了 0.12,降低了虚假降水区域,同时对温度、水汽和风作了一定程度的模拟优化。
[Abstract]:With the development of numerical weather prediction technology, the increase of various unconventional data and the improvement of microphysical processes and parameterization schemes in numerical models, the operational numerical prediction level has been greatly improved. However, to improve the accuracy of numerical prediction, it is necessary to have accurate observation data to provide accurate initial field. Compared with conventional observation, lidar has high space-time resolution, high detection sensitivity and strong anti-jamming ability. Therefore, in order to promote the application of Raman lidar in numerical prediction, in this paper, a three-dimensional variational assimilation method is proposed to improve the initial field of numerical model by combining the atmospheric temperature and humidity detected by the atmospheric temperature and humidity synchronous detection system of Xi'an University of Technology. By designing assimilation experiment, the simulation results are analyzed, and the influence of Raman lidar temperature measurement data on WRF model simulation is studied. The main research results and conclusions of this paper are as follows: (1) using WRF model and FNL data, six microphysical processes and three horizontal resolutions are used to test a precipitation process in Shaanxi Province. It is found that WDM6 microphysical process scheme and numerical weather prediction simulation with horizontal resolution of 9km are more suitable for Shaanxi. (2) Three-dimensional variational assimilation system of WRFmodel is constructed and assimilation experiment is designed. The TS score of short time prediction can be improved by 0.07% within 6 hours. (3) the Raman lidar temperature data and the upper air temperature data of Shaanxi Province are extended by Multiquadric interpolation algorithm. The assimilation experiment of surface high-altitude observation data and Raman lidar temperature measurement data is completed, and the precipitation and increment analysis of the assimilation experiment results are carried out. It is found that the initial field is adjusted to a certain extent after assimilation of surface high-altitude observation data and Raman lidar temperature data, the precipitation TS score is increased by 0.12 compared with before assimilation, and the false precipitation area is reduced, and the temperature is also analyzed. Water vapor and wind are simulated and optimized to some extent.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN958.98
【参考文献】
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,本文编号:2081858
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