复杂地形下结合谱逼近和三维变分方法同化地面资料的高分辨率降尺度模拟研究

发布时间：2024-02-28 21:40

　　区域气候模式输出的高分辨率气象要素数据可以弥补气象站点稀疏地区观测记录的不足,为研究局地气候变化等提供数据支撑。然而,如何获取高质量的高分辨率(如公里尺度)气象要素数据集,尤其是对复杂地形区域,一直是动力降尺度模拟研究的目标。为此,本文针对地形复杂的秦巴山区,选取2014年冬季和2015年夏季两个时间段,利用WRF模式开展5km水平分辨率的多组动力降尺度模拟试验研究,提出谱逼近和三维变分方法相结合来实施地面观测资料的同化,为产生复杂地形下高分辨率的天气气候数据集提供一种有效途径。论文首先基于WRF模式设计了4组8个不同参数化方案组合试验,通过模拟结果和观测资料的对比分析得到适用于秦巴山区模拟的参数化方案组合;在此基础上通过两组4个月的模拟试验评估了谱逼近方法在秦巴山区复杂地形下5km水平分辨率降尺度模拟中的应用效果;最后通过两组地面观测资料循环同化试验,验证了谱逼近和三维变分同化地面观测资料相结合的方法的有效性。得到的主要结论如下:(1)8个不同参数化方案组合中,采用Dudhia短波辐射方案、YSU边界层方案、K-F积云对流参数化方案和WSM6云微物理参数方案的组合较适用于秦巴山区降尺...

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图3-1模拟区域示意图（a）和伏牛山区内站点的分布（b）（“＋”表示地面站的位置，黑色圆点表示两个探空站的位置，等值线表示地形高度

兰州大学硕士研究生学位论文复杂地形下结合谱逼近和三维变分方法同化地面资料的高分辨率降尺度模拟研究13第三章WRF模式不同参数化方案组合在秦巴山区的适用性分析参数化方案的选取直接影响着数值模式的模拟效果。即使使用同一种参数化方案，模式在不同地区、不同季节对区域气候的模拟结果也会存在....

图3-22015年1月逐日伏牛山区8个试验模拟的42个站点日均2m温度与观测之间的均方根误差（a）和相关系数（b）的时间序列

兰州大学硕士研究生学位论文复杂地形下结合谱逼近和三维变分方法同化地面资料的高分辨率降尺度模拟研究162015年1月的平均值分别为2.27℃、2.91℃，SW2试验在1月10日和15日前后日均2m温度均方根误差都超过了4℃。不同边界层参数化方案试验模拟的伏牛山区1月2m温度十分接近....

图3-32015年1月逐日伏牛山区8个试验模拟的42个站点日均10m风速（m/s）与观测之间的均方根误差（a）和相关系数（b）的时间序列

兰州大学硕士研究生学位论文复杂地形下结合谱逼近和三维变分方法同化地面资料的高分辨率降尺度模拟研究18图3-32015年1月逐日伏牛山区8个试验模拟的42个站点日均10m风速（m/s）与观测之间的均方根误差（a）和相关系数（b）的时间序列8个不同参数化方案组合试验模拟的10m风速区....

图3-42015年1月伏牛山区24h累积降水（mm）小雨量级的（a）TS评分和（b）BS评分的月平均值

多空报的情况，结合月累积降水分布和TS评分的结果，采用Dudhia方案的SW1试验对降水的模拟结果要优于采用Goddard方案的SW2试验。采用YSU和MYJ两种边界层方案的试验的BS评分差异较小，采用YSU方案的SW1试验略优于采用MYJ....

本文编号：3914016