星载成像仪辐射率资料的同化试验研究
发布时间：2023-04-11 05:48
搭载在极轨卫星上的微波成像仪可以用来加强对地面的探测,还可以提供针对不同形态水物质的观测。同时搭载在静止卫星上的可见光红外成像仪资料具有较高的空间和时间分辨率,可以提供观测区域内近似连续的卫星资料,捕捉从中尺度到对流尺度天气现象的演变过程。所以充分利用这两种资料,对未来天气的模拟、预报具有重要意义。为了提高成像仪资料在数值预报上的使用率,充分利用成像仪辐射率资料提供的有效信息,本文首先在WRF(Weather Research and Forecasting model)模式的资料同化系统(WRFDA,WRF Data Assimilation)中首次建立了 日本极轨卫星 GCOM-W1(Global Change Observation Mission-Waterl)搭载的新一代微波成像仪 AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)辐射率资料的同化模块,实现了 AMSR2晴空辐射率资料在中小尺度同化系统中的有效使用。在对太平洋台风山神的个例分析中,可以发现与没有同化AMSR2辐射率资料的控制试验相比,同化AMSR2晴空资料能够显著提...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 极轨微波成像仪资料应用现状
1.2.2 静止可见光红外成像仪资料应用现状
1.3 本文拟研究的问题和各章节主要内容
1.3.1 拟研究的问题
1.3.2 各章节主要内容
第二章 模式及观测资料介绍
2.1 WRFDA系统介绍
2.1.1 三维变分(3D-Var)
2.1.2 混合同化(Hybrid)
2.1.3 VarBC变分偏差订正
2.1.4 Blending方案
2.2 AMSR2资料及权重函数计算分析
2.2.1 AMSR2辐射率资料
2.2.2 AMSR2的权重函数计算分析
2.3 GOES-Imager资料及权重函数计算分析
2.3.1 GOES- Imager辐射率资料
2.3.2 GOES-Imager的权重函数计算分析
2.4 本章小结
第三章 AMSR2和GOES-Imager同化模块构建
3.1 AMSR2同化模块的构建
3.1.1 观测读取
3.1.2 质量控制
3.1.3 全空同化接口
3.1.4 对称观测误差模式
3.2 GOES-Imager模块构建
3.2.1 观测读取
3.2.2 Netcdf格式数据定标
3.2.3 天顶角计算
3.2.4 质量控制
3.3 本章小结
第四章 AMSR2晴空同化对台风山神的分析和预报影响
4.1 台风山神介绍
4.2 试验设计
4.3. 结果分析
4.3.1 AMSR2观测模拟
4.3.2 分析场诊断分析
4.3.3 预报效果对比检验
4.4. 本章小结
第五章 AMSR2全空同化对飓风Sandy分析和预报的影响
5.1 飓风Sandy介绍
5.2 试验设计
5.3 结果分析
5.3.1 晴空和全空亮温模拟
5.3.2 ECMWF分析资料检验AMSR2同化对分析场飓风结构的影响
5.3.3 AMSR2产品检验AMSR2同化对分析场飓风结构的影响
5.3.4 对飓风路径和强度预报的影响
5.3.5 对预报场温度、水汽和风场等要素场的影响
5.3.6 降水预报检验
5.4 稀疏化尺度敏感性试验
5.5 通道选择敏感性试验
5.6 本章小结
第六章 GOES-Imager Hybrid同化对降水预报的影响
6.1 墨西哥地区降水个例介绍
6.2 试验设计
6.3 结果分析
6.3.1 GOES-Imager观测模拟分析
6.3.2 分析场影响
6.3.3 预报场的影响
6.3.4 降水预报分析
6.4 稀疏化尺度敏感性试验
6.5 本章小结
第七章 全文总结
7.1 主要结论
7.2 创新点和研究价值
7.2.1 创新点
7.2.2 研究价值
7.3 有待研究的问题
附录:集合卡尔曼滤波中卡尔曼增益矩阵的调整
1 计算方法
1.1 集合卡尔曼滤波同化一般算法
1.2 修改方案一
1.3 修改方案二
2. 同化系统与试验设置
2.1 同化系统
2.2 雷达观测资料
2.3 试验设置
3. 试验结果与分析
3.1 要素场分析
3.2 均方根误差分析
3.3 (?)与(?)动比较分析
3.4 MK2敏感性分析
4. 结论
参考文献
作者简介
致谢
本文编号：3789426
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 极轨微波成像仪资料应用现状
1.2.2 静止可见光红外成像仪资料应用现状
1.3 本文拟研究的问题和各章节主要内容
1.3.1 拟研究的问题
1.3.2 各章节主要内容
第二章 模式及观测资料介绍
2.1 WRFDA系统介绍
2.1.1 三维变分(3D-Var)
2.1.2 混合同化(Hybrid)
2.1.3 VarBC变分偏差订正
2.1.4 Blending方案
2.2 AMSR2资料及权重函数计算分析
2.2.1 AMSR2辐射率资料
2.2.2 AMSR2的权重函数计算分析
2.3 GOES-Imager资料及权重函数计算分析
2.3.1 GOES- Imager辐射率资料
2.3.2 GOES-Imager的权重函数计算分析
2.4 本章小结
第三章 AMSR2和GOES-Imager同化模块构建
3.1 AMSR2同化模块的构建
3.1.1 观测读取
3.1.2 质量控制
3.1.3 全空同化接口
3.1.4 对称观测误差模式
3.2 GOES-Imager模块构建
3.2.1 观测读取
3.2.2 Netcdf格式数据定标
3.2.3 天顶角计算
3.2.4 质量控制
3.3 本章小结
第四章 AMSR2晴空同化对台风山神的分析和预报影响
4.1 台风山神介绍
4.2 试验设计
4.3. 结果分析
4.3.1 AMSR2观测模拟
4.3.2 分析场诊断分析
4.3.3 预报效果对比检验
4.4. 本章小结
第五章 AMSR2全空同化对飓风Sandy分析和预报的影响
5.1 飓风Sandy介绍
5.2 试验设计
5.3 结果分析
5.3.1 晴空和全空亮温模拟
5.3.2 ECMWF分析资料检验AMSR2同化对分析场飓风结构的影响
5.3.3 AMSR2产品检验AMSR2同化对分析场飓风结构的影响
5.3.4 对飓风路径和强度预报的影响
5.3.5 对预报场温度、水汽和风场等要素场的影响
5.3.6 降水预报检验
5.4 稀疏化尺度敏感性试验
5.5 通道选择敏感性试验
5.6 本章小结
第六章 GOES-Imager Hybrid同化对降水预报的影响
6.1 墨西哥地区降水个例介绍
6.2 试验设计
6.3 结果分析
6.3.1 GOES-Imager观测模拟分析
6.3.2 分析场影响
6.3.3 预报场的影响
6.3.4 降水预报分析
6.4 稀疏化尺度敏感性试验
6.5 本章小结
第七章 全文总结
7.1 主要结论
7.2 创新点和研究价值
7.2.1 创新点
7.2.2 研究价值
7.3 有待研究的问题
附录:集合卡尔曼滤波中卡尔曼增益矩阵的调整
1 计算方法
1.1 集合卡尔曼滤波同化一般算法
1.2 修改方案一
1.3 修改方案二
2. 同化系统与试验设置
2.1 同化系统
2.2 雷达观测资料
2.3 试验设置
3. 试验结果与分析
3.1 要素场分析
3.2 均方根误差分析
3.3 (?)与(?)动比较分析
3.4 MK2敏感性分析
4. 结论
参考文献
作者简介
致谢
本文编号：3789426
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