GPS掩星资料垂直稀疏化方案及其同化研究
发布时间：2021-02-24 13:10
资料同化是改善数值预报初值质量的有效方式,将多源观测资料和背景场有机融合,最终产生一个更加准确的分析场,从而改善数值预报质量。GPS掩星反演大气温湿资料具有高垂直分辨率、高精度、受云和降水影响小等优点,是资料同化中的一种重要资料。但是,该资料相对于GRAPES模式层太过密集,直接同化通常会出现资料冗余,导致分析质量降低。因此,为了充分发挥GPS掩星大气资料对分析场的贡献,有必要对其进行合理的稀疏化。针对GRAPES同化预报系统,为了避免同化时的资料冗余,提高分析质量,本文发展建立了一种既考虑数值预报模式高度-地形追随垂直坐标的不均匀垂直分层特点,又结合掩星反演资料特性的新适应性垂直稀疏化方案,并对新旧稀疏化方案进行了个例和批量试验检验,探索了该适应性稀疏化方案对分析和预报质量的影响。个例试验结果表明,选取合适的稀疏参数,适应性稀疏化方案相比未稀疏化方案,GPS掩星反演大气温湿资料对背景场的调整程度更大,分析质量更高;位势高度、比湿、温度和风场等预报场的均方根误差均更小。此外,适应性稀疏化方案对改善台风路径和台风暴雨落区及强度预报也有积极作用。批量试验的结果表明,适应性稀疏化方案的各物理...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 资料同化的发展
1.2 气象卫星资料的发展
1.2.1 GPS RO探测原理
1.2.2 GPS RO探测资料
1.2.3 COSMIC观测系统及反演大气原理
1.3 GPS RO观测资料的同化研究
1.3.1 GPS RO资料的质量分析
1.3.2 GPS RO资料同化的观测算子
1.3.3 GPS RO资料在同化预报中的应用
1.3.4 目前存在的问题
1.4 研究目的与创新点
1.5 论文结构及主要内容
第二章 GRAPES同化预报系统
2.1 GRAPES模式动力框架
2.2 物理参数化方案
2.3 模式空间GRAPES m3DVAR同化系统
2.4 本章小结
第三章 基于模式坐标的GPS掩星反演资料垂直稀疏化方案
3.1 引言
3.2 适应性垂直稀疏化方案的构造
3.3 试验方案设计
3.4 不同稀疏化方案的对比
3.5 本章小结
第四章 适应性稀疏化方案的效果分析
4.1 模式配置与资料
4.2 台风个例介绍
4.3 分析增量的分析
4.3.1 质量场
4.3.2 湿度场
4.4 分析场的质量
4.5 预报质量
4.5.1 台风路径与强度预报
4.5.2 各物理量场预报
4.5.3 台风降水预报
4.5.4 BS、TS、ETS、TSS降水评分
4.6 本章小结
第五章 COSMIC掩星资料的同化预报批量试验
5.1 试验方案
5.2 分析场质量分析
5.2.1 质量场（位势高度场和温度场）分析
5.2.2 湿度场质量
5.2.3 风场质量
5.3 预报场效果分析
5.3.1 质量场效果
5.3.2 湿度场效果
5.3.3 风场效果
5.4 本章小结
第六章 结论与讨论
6.1 结论
6.2 问题及讨论
6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]数值天气预报中集合-变分混合资料同化及其研究进展[J]. 马旭林,陆续,于月明,朱金焕,陈静. 热带气象学报. 2014(06)
[2]GPS掩星资料三维变分同化对台风模式预报的改进试验[J]. 宋晓姜,杨学联,邢建勇. 海洋学报(中文版). 2013(05)
[3]GPS无线电掩星资料特点[J]. 邹晓蕾. 气象科技进展. 2012(05)
[4]一次西太平洋副热带高压进退过程中暴雨的GPS可降水量特征[J]. 李国翠,李国平,陈小雷,李宗涛,孙云. 大气科学学报. 2011(04)
[5]利用COSMIC资料对17个台风热力结构的合成分析[J]. 丁金才,郭英华,郭永润,杜明斌,杨引明,叶其欣,贺千山,郭鹏. 热带气象学报. 2011(01)
[6]一次降水天气过程的GPS掩星资料在GSI同化系统中的应用[J]. 郝民,郭英华,马再忠. 高原气象. 2010(01)
[7]气象卫星资料同化的科学问题与前景[J]. 薛纪善. 气象学报. 2009(06)
[8]Developments of the Three-Dimensional Variational Data Assimilation System for the Nonhydrostatic GRAPES[J]. 马旭林,庄照荣,薛纪善,陆维松. Acta Meteorologica Sinica. 2009(06)
[9]COSMIC资料在GRAPES全球三维变分同化系统的初步研究[J]. 唐细坝,薛纪善. 热带气象学报. 2009(05)
[10]COSMIC计划及掩星数据误差分析[J]. 苟小平,符养,郭粤宁,杜晓勇. 气象科学. 2009(03)
硕士论文
[1]COSMIC掩星资料质量分析及其在台风预报中的同化研究[D]. 姜胜.南京信息工程大学 2014
本文编号：3049420
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 资料同化的发展
1.2 气象卫星资料的发展
1.2.1 GPS RO探测原理
1.2.2 GPS RO探测资料
1.2.3 COSMIC观测系统及反演大气原理
1.3 GPS RO观测资料的同化研究
1.3.1 GPS RO资料的质量分析
1.3.2 GPS RO资料同化的观测算子
1.3.3 GPS RO资料在同化预报中的应用
1.3.4 目前存在的问题
1.4 研究目的与创新点
1.5 论文结构及主要内容
第二章 GRAPES同化预报系统
2.1 GRAPES模式动力框架
2.2 物理参数化方案
2.3 模式空间GRAPES m3DVAR同化系统
2.4 本章小结
第三章 基于模式坐标的GPS掩星反演资料垂直稀疏化方案
3.1 引言
3.2 适应性垂直稀疏化方案的构造
3.3 试验方案设计
3.4 不同稀疏化方案的对比
3.5 本章小结
第四章 适应性稀疏化方案的效果分析
4.1 模式配置与资料
4.2 台风个例介绍
4.3 分析增量的分析
4.3.1 质量场
4.3.2 湿度场
4.4 分析场的质量
4.5 预报质量
4.5.1 台风路径与强度预报
4.5.2 各物理量场预报
4.5.3 台风降水预报
4.5.4 BS、TS、ETS、TSS降水评分
4.6 本章小结
第五章 COSMIC掩星资料的同化预报批量试验
5.1 试验方案
5.2 分析场质量分析
5.2.1 质量场（位势高度场和温度场）分析
5.2.2 湿度场质量
5.2.3 风场质量
5.3 预报场效果分析
5.3.1 质量场效果
5.3.2 湿度场效果
5.3.3 风场效果
5.4 本章小结
第六章 结论与讨论
6.1 结论
6.2 问题及讨论
6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]数值天气预报中集合-变分混合资料同化及其研究进展[J]. 马旭林,陆续,于月明,朱金焕,陈静. 热带气象学报. 2014(06)
[2]GPS掩星资料三维变分同化对台风模式预报的改进试验[J]. 宋晓姜,杨学联,邢建勇. 海洋学报(中文版). 2013(05)
[3]GPS无线电掩星资料特点[J]. 邹晓蕾. 气象科技进展. 2012(05)
[4]一次西太平洋副热带高压进退过程中暴雨的GPS可降水量特征[J]. 李国翠,李国平,陈小雷,李宗涛,孙云. 大气科学学报. 2011(04)
[5]利用COSMIC资料对17个台风热力结构的合成分析[J]. 丁金才,郭英华,郭永润,杜明斌,杨引明,叶其欣,贺千山,郭鹏. 热带气象学报. 2011(01)
[6]一次降水天气过程的GPS掩星资料在GSI同化系统中的应用[J]. 郝民,郭英华,马再忠. 高原气象. 2010(01)
[7]气象卫星资料同化的科学问题与前景[J]. 薛纪善. 气象学报. 2009(06)
[8]Developments of the Three-Dimensional Variational Data Assimilation System for the Nonhydrostatic GRAPES[J]. 马旭林,庄照荣,薛纪善,陆维松. Acta Meteorologica Sinica. 2009(06)
[9]COSMIC资料在GRAPES全球三维变分同化系统的初步研究[J]. 唐细坝,薛纪善. 热带气象学报. 2009(05)
[10]COSMIC计划及掩星数据误差分析[J]. 苟小平,符养,郭粤宁,杜晓勇. 气象科学. 2009(03)
硕士论文
[1]COSMIC掩星资料质量分析及其在台风预报中的同化研究[D]. 姜胜.南京信息工程大学 2014
本文编号：3049420
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3049420.html
