GPS掩星折射率资料的变分同化及在梅雨锋暴雨和台风预报中的应用

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一直以来暴雨和台风预报是主要的预报对象,梅雨锋和台风暴雨和台风登陆问题受到人们紧密关注,过去受限于常规观测手段的实现,处于偏远地区和海洋上观测资料的不足对造成影响这些系统的发生发展机制认识非常有限,现在随着卫星和雷达等非常规探测技术的突飞猛进,对暴雨和台风的动力机制有更深的了解和认识,其中GPS折射率资料以高垂直分辨率特点弥补了观测资料的不足,这些非常规资料通过资料同化改善模拟的初始场,从而改善了暴雨和台风预报。 本文运用WRF三维变分同化系统同化了COSMIC和CHAMP掩星反演的大气GPS掩星折射率资料.并考虑到这种湿廓线资料对于风场调整小,而风场对中尺度数值预报作用很大,因此设计了5个试验;CTL试验,EXP1(初始时刻同化GPS掩星折射率资料),EXP2(12h时间窗循环加入GPS掩星折射率资料),EXP3(初始时刻再加入云导风风场资料),EXP4(EXP3试验加入云导风风场资料)。考察各试验同化前后对于梅雨锋暴雨和台风的影响,初步探讨了GPS折射率资料在梅雨锋和台风预报中的应用。从初始资料分析来看,GPS掩星折射率资料对初始资料的调整主要是中低层湿度场,云导风资料则是对高层风场进行调整,二者对于温度场和高度场的调整都是从底层到高层逐渐增大。同化结果说明,12h循环加入GPS掩星折射率资料对降雨预报改进最为明显,这与初始中低层湿度场的不断调整有很大关系;在台风的预报上初始时刻加入云导风资料对提高台风路径、台风强度的效果改进比较大,说明风场信息对台风预报的影响是明显的,而循环加入两种资料导致误差增大则降低了预报效果。本文还根据同化结果诊断分析了梅雨锋和暴雨,根据水平和垂直增量分析探讨了同化之后提高预报效果的原因,以及更加深刻的了解系统的空间结构,以此来探索其发生发展的动力机制。
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