基于ETKF初始扰动方案的台风路径和强度集合预报试验研究
发布时间：2021-06-07 00:39
集合预报包含三大主要技术问题,初始扰动的生成、数值模式的运用和预报集合中有用信息的提取。初始场的好坏直接影响数值预报的质量,尤其对台风这种短期中小尺度系统更为重要。集合变换卡尔曼滤波（Ensemble Transform Kalman Filter, ETKF）方法是一种新发展的初始扰动生成方法,其产生的初始扰动可以反映观测网的信息,且可以在所有不相关方向上保持误差方差。目前,将ETKF方法运用到台风路径和强度的集合预报的研究还较少,本文采用ETKF初始扰动方案建立了基于WRF模式的集合预报系统,研究了集合扰动初始场的质量与结构,并对台风“苏拉”的路径和强度进行集合预报试验。试验结果表明,采用ETKF方法的集合预报系统能够保持较为合理的集合离散度,并在涡旋区域为明显大值区。各要素场的集合平均预报效果均优于控制预报。ETKF方法对台风强度的预报改进有限,预报效果有待提高。对台风路径的预报,各集合成员之间保持了相当的发散度,集合平均对移动路径及登陆地点的预报均有明显改善,预报效果较好。此外,还建立了基于增长模繁殖法（BGM）的集合预报系统,对台风“苏拉”的路径和强度的进行集合预报试验,并与...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 集合预报的基本理论
1.3 集合预报的研究进展
1.4 本文的研究目的及主要内容
1.4.1 研究目的及意义
1.4.2 论文各章的主要内容
第二章 WRF模式介绍
2.1 WRF模式基本动力框架
2.2 WRF模式物理方案
2.2.1 大气辐射参数化
2.2.2 云微物理过程参数化
2.2.3 积云对流参数化
2.2.4 边界层参数化
2.2.5 陆面过程参数化
2.3 WRF模式程序结构
2.4 WRF模式运行流程
第三章 WRF-ETKF初始扰动方案研究
3.1 初始扰动方法
3.1.1 ETKF方法
3.1.2 扰动的中心化方法
3.2 集合预报试验设置
3.2.1 观测资料
3.2.2 ETKF初始扰动的构造
3.3 集合初始扰动分析
3.3.1 观测对初始扰动的影响
3.3.2 特征值分布
3.3.3 集合方差总能量分析
3.3.4 起报时刻的扰动场特征
3.4 本章小结
第四章 基于ETKF方法的台风路径和强度集合预报试验
4.1 试验个例
4.2 试验设计
4.3 集合预报检验
4.3.1 相对技巧评分
4.3.2 Talagrand分布
4.3.3 离散度
4.4 台风“苏拉”预报分析
4.4.1 初始时刻
4.4.2 路径预报结果
4.4.3 强度预报结果
4.5 本章小结
第五章 基于BGM方法的台风路径和强度集合预报试验
5.1 BGM方法
5.2 试验设计
5.3 集合预报检验
5.3.1 扰动分析
5.3.2 相对技巧评分
5.3.3 Talagrand分布
5.3.4 离散度
5.4 台风“苏拉”预报分析
5.4.1 初始时刻
5.4.2 路径预报结果
5.4.3 强度预报结果
5.5 本章小结
第六章 论文总结
6.1 总结和讨论
6.2 问题与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于集合卡尔曼变换的区域集合预报初步研究[J]. 龙柯吉,陈静,马旭林,纪永明. 成都信息工程学院学报. 2011(01)
[2]基于集合Kalman滤波数据同化与偏差修正的热带气旋强度集合预报研究[J]. 黄小刚,费建芳,陆汉城,韩锐. 气象学报. 2010(01)
[3]ETKF方法在区域集合预报中的初步应用[J]. 田伟红,庄世宇. 气象. 2008(08)
[4]GRAPES全球集合预报的集合卡尔曼变换初始扰动方案初步研究[J]. 马旭林,薛纪善,陆维松. 气象学报. 2008(04)
[5]多积云参数化方案热带气旋路径集合预报试验[J]. 郝世峰,崔晓鹏,潘劲松. 热带气象学报. 2007(06)
[6]基于集合Kalman滤波数据同化的热带气旋路径集合预报研究[J]. 黄小刚,费建芳,陆汉城. 大气科学. 2007(03)
[7]增长模叠加方式及其对集合预报初始扰动的影响[J]. 张立凤,于永锋. 高原气象. 2007(01)
[8]Ensemble Forecasting of Tropical Cyclone Motion Using a Baroclinic Model[J]. 周霞琼,陈仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2006(03)
[9]集合预报技术在暴雨灾害风险分析中的应用[J]. 邓国,陈怀亮,周玉淑. 自然灾害学报. 2006(01)
[10]国家气象中心中期集合预报系统概况[J]. 田华. 新疆气象. 2004(05)
硕士论文
[1]中尺度模式不确定性与初值扰动试验研究[D]. 王太微.中国气象科学研究院 2008
本文编号：3215478
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 集合预报的基本理论
1.3 集合预报的研究进展
1.4 本文的研究目的及主要内容
1.4.1 研究目的及意义
1.4.2 论文各章的主要内容
第二章 WRF模式介绍
2.1 WRF模式基本动力框架
2.2 WRF模式物理方案
2.2.1 大气辐射参数化
2.2.2 云微物理过程参数化
2.2.3 积云对流参数化
2.2.4 边界层参数化
2.2.5 陆面过程参数化
2.3 WRF模式程序结构
2.4 WRF模式运行流程
第三章 WRF-ETKF初始扰动方案研究
3.1 初始扰动方法
3.1.1 ETKF方法
3.1.2 扰动的中心化方法
3.2 集合预报试验设置
3.2.1 观测资料
3.2.2 ETKF初始扰动的构造
3.3 集合初始扰动分析
3.3.1 观测对初始扰动的影响
3.3.2 特征值分布
3.3.3 集合方差总能量分析
3.3.4 起报时刻的扰动场特征
3.4 本章小结
第四章 基于ETKF方法的台风路径和强度集合预报试验
4.1 试验个例
4.2 试验设计
4.3 集合预报检验
4.3.1 相对技巧评分
4.3.2 Talagrand分布
4.3.3 离散度
4.4 台风“苏拉”预报分析
4.4.1 初始时刻
4.4.2 路径预报结果
4.4.3 强度预报结果
4.5 本章小结
第五章 基于BGM方法的台风路径和强度集合预报试验
5.1 BGM方法
5.2 试验设计
5.3 集合预报检验
5.3.1 扰动分析
5.3.2 相对技巧评分
5.3.3 Talagrand分布
5.3.4 离散度
5.4 台风“苏拉”预报分析
5.4.1 初始时刻
5.4.2 路径预报结果
5.4.3 强度预报结果
5.5 本章小结
第六章 论文总结
6.1 总结和讨论
6.2 问题与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于集合卡尔曼变换的区域集合预报初步研究[J]. 龙柯吉,陈静,马旭林,纪永明. 成都信息工程学院学报. 2011(01)
[2]基于集合Kalman滤波数据同化与偏差修正的热带气旋强度集合预报研究[J]. 黄小刚,费建芳,陆汉城,韩锐. 气象学报. 2010(01)
[3]ETKF方法在区域集合预报中的初步应用[J]. 田伟红,庄世宇. 气象. 2008(08)
[4]GRAPES全球集合预报的集合卡尔曼变换初始扰动方案初步研究[J]. 马旭林,薛纪善,陆维松. 气象学报. 2008(04)
[5]多积云参数化方案热带气旋路径集合预报试验[J]. 郝世峰,崔晓鹏,潘劲松. 热带气象学报. 2007(06)
[6]基于集合Kalman滤波数据同化的热带气旋路径集合预报研究[J]. 黄小刚,费建芳,陆汉城. 大气科学. 2007(03)
[7]增长模叠加方式及其对集合预报初始扰动的影响[J]. 张立凤,于永锋. 高原气象. 2007(01)
[8]Ensemble Forecasting of Tropical Cyclone Motion Using a Baroclinic Model[J]. 周霞琼,陈仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2006(03)
[9]集合预报技术在暴雨灾害风险分析中的应用[J]. 邓国,陈怀亮,周玉淑. 自然灾害学报. 2006(01)
[10]国家气象中心中期集合预报系统概况[J]. 田华. 新疆气象. 2004(05)
硕士论文
[1]中尺度模式不确定性与初值扰动试验研究[D]. 王太微.中国气象科学研究院 2008
本文编号：3215478
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3215478.html
