基于WRFDA的卫星云观测资料变分同化和混合同化研究

发布时间：2020-06-19 14:18

【摘要】：鉴于云观测资料对降雨预报的重要性,在原有的WRFDA三维变分同化系统中增加了云冰和云水的控制变量,使之可以同化卫星产品的云水和云冰路径资料。并发展了云观测资料的三维变分同化方法,构建了基于集合-变分混合同化方案的云观测资料同化方案。主要工作如下：首先开展了卫星云水和云冰路径资料的三维变分同化研究,评估了同化卫星云水和云冰路径资料对于短期数值天气预报的影响。结果表明同化卫星云水路径和云冰路径对于温度、风场、地表温度和湿度的模拟预报都有一定正面作用并且对模式的降水预报也起到了明显的改进作用。其次,鉴于微物理参数化方案对云的模拟及降水预报的敏感性。详细讨论了同化云水和云冰路径观测资料后不同的混合相的微物理化方案(LIN,SBU-YLIN, WDM6和WSM6)的影响,探究不同的微物理方案在初始场云变量改变后对预报的作用。结果表明同化云水路径和云冰路径后,在模拟前期能更好地模拟出动力条件和水汽条件,从而显著提高前7h的降水预报效果；从提高程度看,WDM6方案提高最大,SBU-YLIN方案提高最小。各方案改进效果不同的原因可能是不同方案对云观测信息维持时间,上升运动以及水汽条件改变的不同。第三,为了改进云凝结物变量的背景误差协方差特征,在WRFDA的Hybrid混合变分同化系统中加入云冰和云水的扩展控制变量,并对更新后的Hybrid系统进行了单点理想观测试验以及对强降水个例进行循环同化预报,发现更新后的Hybrid云同化系统中云变量与其他模式变量的背景误差协方差具有流依赖特征,并且能够提高预报的动力条件和水汽条件从而提高降水的预报。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P456.7;P412.27

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