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模式地形与观测站地形高度差异一直是地面资料同化面临的棘手问题,合理的同化方案能够将地而自动站资料有效的同化到中尺度数值模式中。本文首先采用Guo et al(2002)的方案实现了在WRF模式中应用集合Kalman滤波方法同化地面自动站资料;然后对方案进行调整,对10 m高度风场(u10,v10)、2 m高度位温(θ2)、2m高度露点(Td2)和地表气压(Psfc)进行同化。通过均方根误差分析,模拟结果和同化增量分析来确定EnSRF方案同化地面自动站资料的有效性,并进行敏感性试验分析检验模式对各要素物理量的响应状况。为了更加有效的同化地面自动站资料,针对模式地形与观测站地形存在的高度差异对同化效果的影响,通过在WRF-EnSRF同化系统的位温和露点观测误差中分别引入位温和露点地形代表性误差,并通过试验来选取合适的温度递减率来解决此问题。主要结论有:
(1)在EnSRF同化系统中应用Guo et al(2002)的方案将地面自动站资料进行同化到数值模式中,能够部分改善模拟结果。
(2)地面观测资料(温度、湿度、风场、地面气压)中各物理量分别同化到数值模式都能影响18小时降水预报,但各物理量所起作用大小不同,其中对结果影响最大的是露点。
(3)使用位温、露点分别代替温度、比湿进行同化模拟效果更好,对自动站资料的同化也更加有效。
(4)在观测误差中引入地形代表性误差对各要素的均方根误差影响不大。
(5)不同的温度递减率取值对降水模拟结果影响不同,与引入地形代表性误差之前相比,合适的温度递减率能够有效的改进18小时降水模拟结果。
(6)试验结果表明当温度递减率取0.4K/100m时18小时降水模拟结果更能接近实况。