基于风暴尺度集合预报系统的模式扰动方案研究

发布时间：2023-04-28 01:39

　　集合预报技术是提供概率天气预报、估计数值预报不确定性的一种有效手段。发展构建合理的风暴尺度集合预报技术已成为目前国际上的研究热点。本文基于WRF模式,首先将随机物理倾向扰动(SPPT)方案引入风暴尺度集合预报系统,通过敏感性试验得出适用于本次试验研究的最佳SPPT方案参数配置,并探讨了 SPPT方案的模拟降水特征;其次提出一种新的混合模式扰动(SPMP)方案,并与多物理扰动(MP)和SPPT构成三组试验,分析不同方案的集合预报效果,最后讨论三组模式扰动的扰动演变特征和能量传播机制。主要结论如下:(1) SPPT方案时空参量的选择与天气过程中的大尺度信息、中小尺度系统的活跃程度以及模式的时空分辨率有一定的联系,SPPT扰动振幅的选取在一定范围内越大越好,本次试验的时空尺度选择6h和100km,扰动振幅选择0.525最为合理。另外,SPPT方案集合成员在局部地区可以较大幅度地改变降水量但是对降水落区的准确模拟存在一定的局限性。(2) SPPT方案对低层和近地面的的扰动效果较好,尤其是对近地面水汽场;扰动的影响主要作用于积分中后期。SPMP方案在中高层扰动效果更为显著;在各个层次上整个积分时...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 集合预报的国内外研究进展
        1.2.1 集合预报的概念
        1.2.2 集合预报初始扰动研究进展
        1.2.3 集合预报模式扰动研究进展
        1.2.4 风暴尺度集合预报
    1.3 本文拟研究内容和章节安排
        1.3.1 本文拟研究内容
        1.3.2 本文章节安排
第二章 WRF模式及集合预报评分方法
    2.1 WRF模式
        2.1.1 WRF模式介绍
        2.1.2 模式动力框架
        2.1.3 模式的运行流程
    2.2 集合预报评分方法
        2.2.1 邮票图与集合平均
        2.2.2 离散度和均方根误差
        2.2.3 离群值
        2.2.4 天气要素概率预报
        2.2.5 相对作用特征(ROC)曲线
        2.2.6 布莱尔技巧(BSS)评分
        2.2.7 偏差(BIAS)、ETS评分
第三章 随机物理倾向扰动(SPPT)在风暴尺度集合预报中的影响研究
    3.1 个例简介、模式配置及资料介绍
        3.1.1 个例简介
        3.1.2 模式配置及资料介绍
    3.2 SPPT敏感性试验
        3.2.1 SPPT方案介绍
        3.2.2 SPPT方案中时间参量的敏感性试验
        3.2.3 SPPT方案空间参量的敏感性试验
        3.2.4 SPPT方案中扰动振幅的敏感性试验
    3.3 SPPT方案模拟降水特征分析
        3.3.1 试验方案设计
        3.3.2 集合邮票图
        3.3.3 集合平均预报的降水偏差分析
    3.4 本章小结
第四章 不同模式扰动方案在风暴尺度集合预报中的对比试验研究
    4.1 试验方案设计
        4.1.1 多物理扰动(MP)方案设计
        4.1.2 混合扰动(SPMP)方案设计
    4.2 试验结果分析
        4.2.1 离散度、离群值和均方根误差分析
        4.2.2 降水概率预报分布
        4.2.3 降水的离群值检验与布莱尔技巧(BSS)评分
    4.3 不同模式扰动方案的扰动特征和波谱能量分析
        4.3.1 不同模式扰动方案的扰动特征分析
        4.3.2 不同模式扰动方案的波谱能量分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结和讨论
    5.1 主要结论
    5.2 特色与创新
    5.3 问题与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3803480