删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

水平相关模型的性质及其在GRAPES三维变分系统中的应用

本站小编 Free考研考试/2022-01-02

摘要
摘要:在变分资料同化中背景误差水平相关模型不仅决定着观测信息传播到格点空间的远近,而且影响着频谱空间中不同尺度上的分析增量信息的多少。本文比较高斯(Gauss)、二阶自回归(Soar)以及尺度叠加高斯模型(Supergauss)在时空域随着空间距离和在频谱域随着不同尺度分布的特点,阐述三种相关模型在区域GRAPES三维变分分析(GRAPES-3DVar)中的实施方案,同时通过单点观测试验研究不同相关模型对分析的影响。研究表明Gauss相关模型造成分析中小尺度信息的不足,同时当流函数和非平衡的势函数作为分析变量时,依据动力场变量之间的相关关系,会造成风场观测不合理的较大负相关信息。Soar相关模型能增加分析的中小尺度信息,但在三维变分分析实施中只能采用一阶递归滤波方案,由于计算精度不够会造成风场分析增量异常。当采用Supergauss相关模型时,不仅缓解单一高斯模型造成的不恰当风场观测负相关信息,并可增加分析增量的中小尺度信息,同时在递归滤波实施中可获得合理的分析增量。因而Supergauss相关模型在三种模型中最适合描述背景误差水平相关,对高分辨率3DVar系统的中小尺度分析有益。
关键词:水平相关模型/
高斯模型/
二阶自回归模型/
尺度叠加的高斯模型/
递归滤波/
三维变分同化
Abstract:The background error correlation function in data assimilation systems is important because it determines the spread distance of observed data in the grid space and the analyzed increments on different scales in the spectral space. Herein, the features in the time-space domain and the spectral space domain are compared among Gaussian function (Gauss), second-order auto-regressive function (Soar), and superposition of Gaussian components (Supergauss). The three correlation functions are then applied in the Global/Regional Assimilation and Prediction System, three-dimensional variational data assimilation (GRAPES-3DVar), and their impacts on the analysis increments are analyzed through a single observation test. Research has demonstrated that the Gaussian correlation function contributes to the insufficiency of meso- and small-scale analysis increments. This leads to a larger negative correlation, which is the inverse of the wind field observation according to the correlation among the dynamic field variables when the stream function and unbalanced velocity potential function are used as the control variables. The Soar correlation function can increase the meso- and small-scale analysis increments. However, the less accuracy of a one-order recursive filtering scheme in the 3DVar system causes an abnormal analysis increment of the wind field. Application of the Supergauss correlation function can not only mitigate the inappropriate negative analysis increments of wind observation but also increase the meso- and small-scale power spectrum in analysis increments. Moreover, the analysis increment structure of isotropy with the Supergauss correlation function can be obtained through recursive filter implementation. Thus, the Supergauss correlation function is the most suitable one to describe the background error correlation among the three functions, which is beneficial for the meso- and small-scale analysis in the high-resolution 3DVAR system.
Key words:Horizontal correlation function/
Gaussian function/
Second-order auto-regressive function/
Superposition of Gaussian components/
Recursive filter/
3DVar (three-dimensional variational data assimilation)



PDF全文下载地址:

http://www.iapjournals.ac.cn/dqkx/article/exportPdf?id=9dc53f6a-5ce9-44bb-97b0-d31505a95c22
相关话题/观测 信息 空间 系统 计算

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 气溶胶辐射效应对边界层结构及夹卷特征影响的观测分析
    摘要摘要:2017年12月22日至2018年1月18日利用无人机携带温、湿和颗粒物浓度探测仪对南京地区灰霾污染条件下大气边界层垂直结构开展加密观测。通过比较不同灰霾污染条件下温度、湿度和PM2.5(直径小于2.5微米的颗粒物)浓度的垂直结构差异,结合地面热通量、2米空气温度、相对湿度、风速、风向及主 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 在线连续流量扩散云室对华北冬季大气冰核的观测分析
    摘要摘要:利用国内首台在线连续流量扩散云室,2017年冬季在华北地区高山站开展了大气冰核观测;结合常规气象要素、降水滴谱、气溶胶观测,分析了大气冰核数浓度特征,并对冰核活化参数化方法以及降雪对冰核的影响进行了研究。结果表明:(1)大气冰核在不同时间的浓度差异较大,?20°C时数浓度变化范围为2.50 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 基于骨架的线状对流系统客观量化识别算法研究
    摘要摘要:本文将计算机图形学骨架概念应用到气象学领域,发展了回波图像预处理、骨架修剪处理以及长宽比量化处理技术,该方法能自动识别出雷达回波拼图中符合气象学标准的线状对流系统(quasi-linearconvectivesystems,QLCSs)。首先结合2016年黄淮地区一次双QLCSs过程给出了 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 集合变分混合同化方案在快速循环同化系统中的应用研究
    摘要摘要:基于北京市气象局快速循环同化系统RMAPS-ST以及对流尺度集合预报系统RMAPS-EN,构建了En-3DVAR集合变分混合同化系统,将该系统应用到业务快速循环同化系统中并进行试验,分别在冷启动与循环启动环境下对比了混合同化系统(Hybrid)与三维变分(3DVAR)的同化预报效果。获得的 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 基于飞机观测的华北积层混合云降水微物理特征的数值模拟研究
    摘要摘要:基于2009年5月1日积层混合云降水2架飞机观测数据分析,使用中尺度模式WRFV3对此次过程积云区和层云区的微物理特征和转化过程进行数值模拟比较研究。飞机观测数据分析表明,此次积层混合云中的层云区和积云区冰粒子形状和形成过程有明显差别,层云区的粒子形状组成比较复杂,包含针状、柱状和辐枝状等 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 基于机载Ka波段云雷达和粒子测量系统同步观测的积层混合云对流泡特征
    摘要摘要:利用机载Ka波段云雷达(AirborneKa-BandPrecipitationCloudRadar,KPR)和粒子测量系统(DropletMeasurementTechnologies,DMT),分析了2018年4月22日黄淮气旋背景系统下积层混合云中对流泡的动力和微物理特征。首先,对K ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 2018年8月华南超历史极值降水事件的观测分析与机理研究
    摘要摘要:2018年8月30~31日一条超长生命期的中尺度线状对流(线状β-MCS)引发了华南沿海一次极端降水事件[1056.7mm(24h)?1],刷新广东省24小时雨量历史纪录,造成严重洪涝并引起社会极大关注。文章采用多源观测资料与NCEP/NCAR_FNL分析资料,首先从观测分析角度提炼该次过 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • PARSIVEL<sup>2</sup>对降雪测量的订正方法及误差计算
    摘要摘要:为了获得更加准确的冬季降水数据,针对PARSIVEL2(ParticleSizeandVelocity)测量降雪时近地面水平风的影响进行了订正及误差计算。订正结果表明:一定风速下,不考虑风的影响会造成小粒子直径的明显低估,而对于同一粒径段的粒子,风速越大,计算过程中对于粒子直径的低估越明显 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 往返式探空观测资料的质量控制及不确定性分析
    摘要摘要:为了推动新型探测资料在数值预报模式中的应用,本文进行了往返式探空资料同化应用前重要的基础性研究工作。基于国内首次往返式探空观测资料,首先建立了面向业务化应用的往返式探空资料质量控制方案,通过对比和分析质量控制前后观测样本的统计特征,论证了质量控制方案的合理性,质量控制后探测要素抽样分布更为 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 高低频系统相互作用对Rossby波破碎过程的影响
    摘要摘要:利用美国国家环境预报中心和能源部(NCEP/DOE)的逐日再分析资料(NCEP-DOEAMIP-Ⅱ),对2010年12月20日发生在北太平洋一次典型的反气旋式波破碎(AWB)事件进行研究,分析了波破碎过程中等熵位涡场的演变特征,揭示了波破碎过程中高频扰动以及低频信号的逐日演变特征,并对20 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02