风暴尺度集合预报中随机物理扰动方法研究
发布时间：2021-09-28 13:00
天气预报系统对模式本身的误差非常敏感,尤其是次网格物理参数化过程的不确定性对天气预报系统的准确性具有重要影响。迄今为止,集合预报技术在中期预报中取得了非常良好的效果,由于风暴尺度系统发展剧烈、时间尺度小以及高度非线性等特征,传统的中期集合预报方法不再适用。本文着眼于集合预报中的模式扰动过程,将随机物理扰动方案（Stochastic Perturbed Parameterization Tendencies scheme,SPPT）、随机动能补偿方案（Stochastic Kinetic-Energy Backscatter scheme,SKEB）以及混合模式扰动方案（SKEB+SPPT）引入风暴尺度集合预报系统。基于上述思考,利用WRF模式对2014年5月31日安徽的一次强对流天气进行数值模拟,并评估集合预报效果和分析扰动特征及能量变化特征：（1）在本次天气个例中,随机物理倾向扰动方案的时空尺度分别为3h和60km能够获得更好的集合预报概率评分以及降水概率预报评分。随机物理倾向扰动的时空尺度选取与造成天气系统的尺度以及预报的时效有密切关系。（2）混合模式扰动方案相较于单独的随机动能补...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 研究的目的及意义
1.2 集合预报扰动方法研究进展
1.2.1 集合预报概念
1.2.2 初始扰动方法研究进展
1.2.3 模式扰动方法研究进展
1.2.4 风暴尺度集合预报
1.3 本文的研究目的及意义
1.4 本文主要章节内容介绍
第二章 WRF模式及集合预报评估方法简介
2.1 WRF模式特点简介(v3.6)
2.2 WRF模式物理过程及参数化方案
2.2.1 微物理过程(Microphysics)
2.2.2 积云对流方案(Cuphysics)
2.2.3 行星边界层方案(PBLphysics)
2.2.4 大气辐射方案
2.2.5 其他物理方案
2.3 WRF模式运行流程
2.4 集合预报检验方法
2.4.1 离散度和均方根误差
2.4.2 Brier评分、Brier Skill评分和连续分级概率评分
2.4.3 异常值概率
第三章 风暴尺度集合预报扰动方案试验设计及对比试验
3.1 两种垂直方向扰动不同的SKEB方案集合预报对比试验
3.1.1 2009年7月6日至7日的长江中下游梅雨锋暴雨
3.1.2 资料简介
3.1.3 随机动能补偿方案(SKEB)
3.1.4 试验结果分析
3.2 选取不同时空尺度和扰动振幅的SPPT方案集合预报对比试验
3.2.0 2014年5月31日安徽暴雨
3.2.1 天气形势分析
3.2.2 资料简介
3.2.3 相关参数化方案简介
3.2.4 随机物理倾向扰动方案(SPPT)
3.2.5 试验结果分析
3.3 本章小结
第四章 混合模式扰动方案试验结果对比、检验与分析
4.1 混合模式扰动方案
4.2 离散度—均方根误差检验
4.3 连续分级概率评分检验
4.4 降水预报的检验
4.5 本章小结
第五章 不同模式扰动方案的扰动特征和扰动动能波谱分析
5.1 不同模式扰动方案扰动特征对比与分析
5.2 不同模式扰动方案的扰动动能波谱分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结和讨论
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种模式随机扰动方案比较及扰动传播分析[J]. 谭宁,陈静,田华. 气象. 2013(05)
[2]单一值预报向概率预报转变的基础:谈谈集合预报及其带来的变革[J]. 杜钧,陈静. 气象. 2010(11)
[3]河南“75.8”大暴雨的中尺度集合预报试验[J]. 谭燕,陈德辉. 气象. 2008(09)
[4]一种新型的中尺度暴雨集合预报初值扰动方法研究[J]. 陈静,薛纪善,颜宏. 大气科学. 2005(05)
[5]中尺度模式云降水物理方案介绍[J]. 楼小凤,胡志晋,王鹏云,周秀骥. 应用气象学报. 2003(S1)
[6]物理过程参数化方案对中尺度暴雨数值模拟影响的研究[J]. 陈静,薛纪善,颜宏. 气象学报. 2003(02)
[7]集合数值预报发展与研究进展[J]. 陈静,陈德辉,颜宏. 应用气象学报. 2002(04)
[8]中期数值天气预报业务的回顾与展望[J]. 付顺旗,张立凤. 气象科学. 1999(01)
[9]强对流天气的分析和预报[J]. 丁一汇. 气象. 1978(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：3411949
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 研究的目的及意义
1.2 集合预报扰动方法研究进展
1.2.1 集合预报概念
1.2.2 初始扰动方法研究进展
1.2.3 模式扰动方法研究进展
1.2.4 风暴尺度集合预报
1.3 本文的研究目的及意义
1.4 本文主要章节内容介绍
第二章 WRF模式及集合预报评估方法简介
2.1 WRF模式特点简介(v3.6)
2.2 WRF模式物理过程及参数化方案
2.2.1 微物理过程(Microphysics)
2.2.2 积云对流方案(Cuphysics)
2.2.3 行星边界层方案(PBLphysics)
2.2.4 大气辐射方案
2.2.5 其他物理方案
2.3 WRF模式运行流程
2.4 集合预报检验方法
2.4.1 离散度和均方根误差
2.4.2 Brier评分、Brier Skill评分和连续分级概率评分
2.4.3 异常值概率
第三章 风暴尺度集合预报扰动方案试验设计及对比试验
3.1 两种垂直方向扰动不同的SKEB方案集合预报对比试验
3.1.1 2009年7月6日至7日的长江中下游梅雨锋暴雨
3.1.2 资料简介
3.1.3 随机动能补偿方案(SKEB)
3.1.4 试验结果分析
3.2 选取不同时空尺度和扰动振幅的SPPT方案集合预报对比试验
3.2.0 2014年5月31日安徽暴雨
3.2.1 天气形势分析
3.2.2 资料简介
3.2.3 相关参数化方案简介
3.2.4 随机物理倾向扰动方案(SPPT)
3.2.5 试验结果分析
3.3 本章小结
第四章 混合模式扰动方案试验结果对比、检验与分析
4.1 混合模式扰动方案
4.2 离散度—均方根误差检验
4.3 连续分级概率评分检验
4.4 降水预报的检验
4.5 本章小结
第五章 不同模式扰动方案的扰动特征和扰动动能波谱分析
5.1 不同模式扰动方案扰动特征对比与分析
5.2 不同模式扰动方案的扰动动能波谱分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结和讨论
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种模式随机扰动方案比较及扰动传播分析[J]. 谭宁,陈静,田华. 气象. 2013(05)
[2]单一值预报向概率预报转变的基础:谈谈集合预报及其带来的变革[J]. 杜钧,陈静. 气象. 2010(11)
[3]河南“75.8”大暴雨的中尺度集合预报试验[J]. 谭燕,陈德辉. 气象. 2008(09)
[4]一种新型的中尺度暴雨集合预报初值扰动方法研究[J]. 陈静,薛纪善,颜宏. 大气科学. 2005(05)
[5]中尺度模式云降水物理方案介绍[J]. 楼小凤,胡志晋,王鹏云,周秀骥. 应用气象学报. 2003(S1)
[6]物理过程参数化方案对中尺度暴雨数值模拟影响的研究[J]. 陈静,薛纪善,颜宏. 气象学报. 2003(02)
[7]集合数值预报发展与研究进展[J]. 陈静,陈德辉,颜宏. 应用气象学报. 2002(04)
[8]中期数值天气预报业务的回顾与展望[J]. 付顺旗,张立凤. 气象科学. 1999(01)
[9]强对流天气的分析和预报[J]. 丁一汇. 气象. 1978(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：3411949
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3411949.html
