初始场

摘要： 在黄海海雾的数值模拟中,EnKF (ensemble Kalman filter)是一种优于3DVAR (three-dimensional variational)的数据同化方法.研究发现,对EnKF初始场集合体采取常用的集合平均所产生的确定性预报初始场,会出现初始场中海雾在预报开始后就迅速消失以及接下来海雾难以生成的异常现象.通过详细的海雾个例研究,清晰地揭示并解释了此现象,指出这是集合平均造成初始场中云水与温度湿度之间存在不协调关系所导致的后果,并提出了一种择优加权平均方法来取代常用的集合平均.研究结果表明,海雾确定性预报采用择优加权平均所构建的初始场,可以消除上述异常现象,显著改进海雾模拟效果.

摘要： 利用WRF3.8.1模式研究了GRAPESGFS、FNL和ERA-interim三种资料形成的不同初始场对2017年8月6-7日西北地区一次暴雨过程模拟结果的影响。此次暴雨是由于南亚高压和高空急流的加强,副热带高压西伸北抬,偏东风低空急流和低空切变线的发生发展造成;三种资料中只有GRAPESGFS资料中可以分析出偏东风低空急流,这可能是导致模拟的降水分布出现差异的主要影响系统。以三种资料作为初始场模拟的环流演变特征在中低层具有一定的差异,500 hPa层GRAPESGFS资料的模拟结果在甘肃中南部地区为一深槽,FNL资料的为一尺度较小的闭合低压,而ERA-interim资料模拟的低值系统不明显;三种资料均可以模拟出700 hPa偏东风低空急流和气旋式环流,强度略有差异。三种资料形成的初始场模拟的降水分布特征方面差异明显,从强降水中心位置和区域平均降水率变化特征来看,FNL资料形成的初始场模拟效果最好;从TS评分等评估指标来看,GRAPESGFS资料形成的初始场模拟效果最好,但是20 mm量级以下空报率相对较大;ERA-interim资料的模拟效果最差。

摘要： 本文基于WRF模式研究了2015年5月16～17日广东西南地区的一次暴雨过程的预报误差来源.首先比较了以NCEP_FNL为初始资料的WRF模式的模拟预报(记为WRF_FNL)和ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)关于该次暴雨过程的确定性预报.结果表明,ECMWF具有较高的预报技巧,因此,认为ECMWF的模式和初始场都较为准确.进一步,以ECMWF的初值作为初始场,选用相同的物理参数化方案,再次用WRF模式进行预报(预报结果记为WRF_EC).结果表明相对WRF_FNL,WRF_EC的预报结果有明显改善.这表明,初始场的改进对预报有较大的影响,初始误差是预报误差的重要来源.进一步,分析了初始误差的主要来源区域和来源变量.结果表明,南海北部湾至广西西南区域为本次暴雨预报初始误差的主要来源区域,而初始温度场和初始湿度场则为此次暴雨预报初始误差的主要来源变量.同时改进初始温度场和湿度场可以较大程度提高本次暴雨过程的预报技巧.

摘要： 利用国防科技大学全球中期数值天气预报模式(YinHe Global Spetral model,YHGS)产品驱动WRF对2018年7月4日华中地区暴雨过程进行模拟,并与ERA-interim资料作初始场模拟结果对比,评估YHGS模式产品在此次暴雨过程预报中的应用能力.结果 表明:(1)WRF-YHGS对2018年7月4日华中地区暴雨过程有一定的预报能力,其模拟的大尺度环流形势、水汽收支量变化趋势与WRF-ERA有着很好的一致性,YHGS模式产品驱动中尺度数值预报是可行的.(2)WRF-YHGS模拟效果较WRF-ERA差,但大雨量级WRF-ERA湿偏差较大,两组试验各物理量模拟结果存在一定差距,且随着积分时间的增加差异逐渐增大.(3)WRF-YHGS、WRF-ERA模拟结果的差异主要来自YHGS与ERA初始场中差异较大的次天气尺度运动和YHGS全球模式预报场误差两个方面.

摘要： 在悬沙输运的数值模拟中,初始场的准确给定至关重要.目前诸多确定初始场的方案均存在一定的缺陷,初始场的准确性有待进一步提高.本文基于一个三维悬沙输运伴随同化模型,通过孪生实验和实际实验,对模型初始场进行了伴随法反演研究.在孪生实验中,首先验证了初始场的相对重要性;其次,探讨了初始场的反演结果对优化算法、初始猜测值、卫星遥感数据数量、同化时间窗口宽度和背景流场误差的敏感性;最后,比较了伴随法和插值法重构初始场的能力.孪生实验结果表明:最速下降法对初始场的优化反演效果要优于三种共轭梯度法和有限记忆BFGS法;初始场的反演效果对初始猜测值、卫星遥感数据数量和背景流场误差不敏感,而对同化窗口宽度较为敏感;与插值法相比,伴随法是重构模型初始场更有效的手段.实际实验中,在杭州湾海域同化典型的小潮时期和大潮时期的GOCI卫星遥感资料所得表层悬沙浓度数据,优化反演了初始场.实际实验结果表明:数据同化后,得到了更符合实际的最优初始场,表明伴随法是实现初始场优化反演的有效手段.该研究对进一步改进悬沙输运模型的初始化方案具有一定的参考价值,也对其他数值模型的初始化方案具有一定的借鉴价值.

摘要： 以2006年超强台风“桑美”为个例,分别以GFS(全球预报系统)再分析资料和JMA(日本气象厅)区域客观再分析资料为初始场,利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对台风“桑美”进行高分辨率数值模拟,分析不同初始场资料对台风内部结构和移动路径的影响.结果 表明:对于500 hPa高度场和850 hPa水汽、风场等预报,GFS再分析资料和JMA区域客观再分析资料均能较好地把握台风整体的流场形势.从700hPa风场、近地面风速、降水、雷达反射率、最小海平面气压和最大风速等模拟效果来看,JMA区域客观再分析资料均优于GFS再分析资料.对于台风路径的预报,前15h内JMA区域客观再分析资料较GFS再分析资料要好,而15h之后,以这两种资料作为初始场的台风预报路径与实况均有较大偏差.

摘要： 鉴于近30年来数值天气预报有了长足的进步,而在洪水预报中试图推行流域水文模型却进展缓慢这一现状,试图寻找洪水预报精度与数值天气预报精度的差距原因.通过对大气模式(型)和流域水文模型的比较,围绕预报方法及预见期、初始场和边值场、数据同化和融合等问题,论述了数值天气预报的成功经验和流域水文模型在洪水预报应用中存在的问题,期望洪水预报能从中得到启示,在不远的将来实现流域水文模型与数值天气预报的无缝衔接,以进一步提高洪水预报精度,增长洪水预报预见期.

摘要： 文章利用WRF模式分析了2015年7月29日内蒙古中部地区一次典型冷涡过程带来的对流性降水,探讨了初始场和网格分辨率对对流性降水模拟结果的影响.初始场和网格分辨率均会影响模式模拟结果,对于对流性短时强降水而言,在相同的初始场条件下,网格分辨率越高,对降水强度和落区的预报越准确,而在相同的高分辨率网格条件下,初始场的精度越高,模拟不同等级降水的TS评分均较高,表明在高分辨率网格和高精度的初始场条件下,模式对不同等级的降水均有较好的模拟.

摘要： 以生成GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值为目的,基于GRAPES全球模式,开展了控制预报初值生成方法研究,发展了高分辨率初值动力升尺度方法,并检验了不同方法的可行性.通过对比不同方法产生的初始场形态,证实了仅仅对高分辨率初始场进行二维水平插值存在不足,基于静力学方程对Exner气压变量进行三维插值至关重要.结果表明,动力升尺度方法利用静力平衡关系,对全场的温压场进行调整,使之协调平衡,可以改善二维水平插值方法导致的初始位势高度场和温度场的噪音问题,产生适用于GRAPES全球集合预报业务系统的控制预报初值.

摘要： 本研究进行了使用卫星云导风、TRMM降水资料、AMSU-A反演的温度资料和QuikScat海面风改善台风初始场的试验,并取得了初步成果.主要内容有：使用的同化技术及资料本研究；卫星云导风资料同化研究的初步结果；TRMM降水资料同化研究的初步结果；6QuikScat海面风资料同化研究初步结果；小结及讨论.通过采用变分同化技术,分别进行了卫星云导风、TRMM降水资料、AMSU-A反演的温度资料和QuikScat海面风的同化试验.

摘要： 暴雨的发生发展与下垫面联系紧密,地表温度是下垫面的重要属性之一,它可以通过感热交换、长波辐射等形式来影响大气运动,而台风暴雨是一种较为特殊的暴雨过程,研究表明,台风系统对下垫面温度具有很强的敏感性.目前,研究台风暴雨的主要工具为中尺度数值模式,而数值模式初始场质量的好坏直接影响预报结果,尤其对于中小尺度天气系统,其模拟结果对初始场具有很强的依耐性,因此为台风暴雨的模拟提供更加准确的初始地表温度场具有很强的研究价值.

摘要： 江苏省气象台与武汉暴雨研究所合作，于2010 年引进了LAPS 系统，并于2010 年6 月顺利实现了业务化运行，选择（32°N，119°E）作为分析区域的中心，水平分辨率为10×10km，格点数为121×151，模式顶层为100hPa，垂直层数为21 层。江苏省LAPS 系统使用1°×1°的NCEP 资料作为背景场，插值到 LAPS 网格，已融合的观测资料包括探空、地面资料，以及徐州、连云港、盐城、南京、常州、南通六部多普勒雷达资料，产生每小时一次的分析场，产品实现了MICAPS3.0 平台显示及网页发布。在此基础上，江苏省气象台将LAPS 分析场接入GRAPES 中尺度模式的初始场，对2010 年发生的几次典型个例进行了模拟，结果表明，加入LAPS 分析场后，GRAPES 模式对降水的预报效果有非常明显的改进，尤其是对超过100mm 的强降水中心的落区和量级预报较为准确，有很好的应用前景。

摘要： 利用中尺度模式WRF 及其资料同化分析系统WRF-3DVAR，将国内新一代多普勒雷达天气资料直接用于中尺度数值模拟，通过一次强降雨过程的模拟对比试验，分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响。结果表明：模式可以合理、有效地利用国内CINRAD 多普勒雷达径向风和反射率资料对初始场信息进行调整；这种调整增加了实况中心区的风场辐合，削弱了控制试验中偏离中心的虚假动力中心强度，使流场辐合中心与实况中心更加接近；模拟的18 小时降水和6h 降水对比分析表明，利用雷达资料改进后的初始场能明显改进降雨的落区，使降雨中心与实况中心更加一致。

摘要： 针对传统BDA方案在同化过程中强迫台风在同化窗口内向一个静止的海平面涡旋场适应，且优化后的台风初值其海平面附近气压场甚至海平面风场仍为准对称状态的问题，采用非对称台风模型对BDA方案进行改进。充分考虑台风自身移动因素的影响米构造非对称台风，进而利用PSU/NCAR的中尺度非静力有限区域模式MM5及其伴随模式，采用四维变分同化技术，引入不同时次台风移动信息的动态同化方案，利用模式动力学约束，对构造的非对称台风进一步优化，得出具有更为合理的非对称环流结构的台风初值。这样既去掉了构造台风时的人为任意性，使原本不足很准确的非对称信息得以纠正，而各物理量场之间又能达到符合模式动力学的协调一致性。通过对0704号台风个例的数值模拟试验对比发现，此方法优化出的初始场更合理，台风路径和强度的预报均优于传统对称BDA方案。

摘要： 本文基于GRAPES 3D-Var同化系统，介绍了根据静力平衡关系由高度场的增量来计算温度场的增量的方法，并结合常规探空资料同化，针对影响华南地区的一次冷空气过程的个例，分析了常规观测资料对初始场的影响.采用GRAPES区域中尺度模式进行了控制试验和同化试验，观测资料的检验表明，资料同化对GRAPES中尺度模式预报有正面影响，初始时刻预报敏感性较大并且变化较快，靠近地面的低层预报敏感性较为复杂，常规探空资料对高层大气预报能力的提高相对于中低层较小.

摘要： 本文利用尺度分离的方法得到两种形式的模式初始场:平滑初始场和加扰初始场.利用这两种初始场，针对模式初值的不同物理量作了不同的试验.结果表明:各要素的扰动随模式积分时间是增大的，位势高度扰动的增长率最小；在AREM的初始物理量中，相对湿度场、风场和温度场对暴雨的预报是敏感的，而对位势高度场的敏感性较弱；通过增加相对湿度场、风场和温度场的中尺度信息能够改善降水的预报结果.

摘要： 如何提供更准确、精密的初始场，是数值模式模拟和预报的关键所在。本文利用郑州714CD天气雷达PPI观测资料与中尺度数值模式MM5相结合，把得到的PPI资料放入MM5中，改变数值模式的初始场，模拟出河南的一次暴雨过程。通过模拟试验可以看出，因为改变了数值模式初始场中的水汽条件，从而对模拟结果的雨区范围及强度和实况更加接近。

摘要： "中央气象局"目前使用WRF社群模式为区域数值预报系统的基础(简称CWB/WRF).从2002年开始WRF的引进、2008年决定上线作业、2011年模式预报质量逐步改善稳定而成为台风警报作业分析降雨的重要参考信息、至今年WRF模式降雨数据更普遍地应用于台湾防灾单位之水象与土象的预警推估,CWB/WRF模式的预报产品目前已在台湾各层面的应用产生良好的评价.回溯本局整个WRF模式引进、建置及发展过程,相信台湾是国际WRF社群之中将其作业化应用相当具有实效的例子.同时分享本局CWB/WRF模式的发展历程及近年的重要进展.

摘要： "中央气象局"目前使用WRF社群模式为区域数值预报系统的基础(简称CWB/WRF).从2002年开始WRF的引进、2008年决定上线作业、2011年模式预报质量逐步改善稳定而成为台风警报作业分析降雨的重要参考信息、至今年WRF模式降雨数据更普遍地应用于台湾防灾单位之水象与土象的预警推估,CWB/WRF模式的预报产品目前已在台湾各层面的应用产生良好的评价.回溯本局整个WRF模式引进、建置及发展过程,相信台湾是国际WRF社群之中将其作业化应用相当具有实效的例子.同时分享本局CWB/WRF模式的发展历程及近年的重要进展.

摘要： 本发明提供的一种多初始态燃料瞬态反应流场参数测试系统，由气体预混系统、主体反应装置、成像系统和测控系统等四部分组成，其中主体反应装置为核心设备，将液体蒸汽注入管路、反应器、加热器、温度和压力传感器、清洁剂喷口和排污管等部件集成于一架可移动设备车中，用于完成爆炸性混合物的静置预混、辐射加热、火花点火、瞬态反应、清洁除污等过程；本系统可以实现初始温度范围300K～700K、初始压力0bar～5bar、爆炸极限内任意当量比的纯气体和液体蒸汽燃料的瞬态反应流场测试，为深入研究燃爆火焰传播机理提供原始数据，为能源利用、轮机工程、航天推进等领域提供技术支持。

摘要： 本发明属于云计算资源管理领域，涉及一种基于OpenStack的沙箱管理系统，本发明提出了一种云平台安全初始化方法，通过可信第三方的加入，实现大数据试验场的各类试验沙箱的安全初始化和安全交付，使沙箱的初始控制权由平台运营方安全地转移到可信第三方，并实现了沙箱的完整性校验。本发明的优点是:在传统的云服务提供过程中，增加独立于云服务提供方的可信第三方平台，提高整个云服务租用过程的安全性和公正性。通过将制作镜像和部署和管理集群分离，以及对比可信第三方备案的镜像ID和云服务提供方要注册的镜像ID，保证镜像文件不被篡改和添加其他功能；通过加入初始化模块和完整性校验模块，保证沙箱的安全初始化、安全交付以及后期相应的账号管理和权限管理，是一种支持隐私保护的云服务行为保障方案。

摘要： 一种井约束转换波深度偏移初始横波速度场建立方法，采用以下步骤：一：读取纵波、横波声波测井时差曲线；二：抽取纵波测井速度、横波测井速度平滑曲线，并匹配地求取百分比；三：多井百分比曲线内插外推形成百分比体；四：读取网格层析纵波最终速度场，抽取井位置处速度曲线；五：将纵波测井速度平滑曲线和纵波速度匹配求取百分比；六：纵波单井百分比曲线，在深度上外推至顶底；七：纵波多井百分比曲线内插外推形成百分比体；八：比例到多井约束纵波速度体；九：将横波多井百分比体和多井约束纵波速度体结合，得到多井约束横波速度体。本发明能直接采用转换波深度偏移技术；还能开展深度偏移来彻底解决转换波速度问题，使转换波偏移准确归位。

摘要： 本申请公开了一种多相流流场初始化方法、装置、设备及介质，涉及多相流数值模拟技术领域。该方法包括：通过数值模拟软件的主程序与动态链接库的预设交互接口获取与目标多相流流场的初始化需求对应的目标初始化函数源代码；基于所述数值模拟软件运行的操作系统利用预设编译器对所述目标初始化函数源代码进行编译并得到目标初始化函数源代码对应的目标动态链接库，然后在所述数值模拟软件的主程序的配置参数文件中添加所述目标动态链接库的信息；获取所述数值模拟软件的多相流求解程序的运行指令，并基于所述配置参数文件中的所述目标动态链接库的信息对所述目标多相流流场进行初始化。通过上述方案，能够在进行多相流流场初始化时更加灵活高效。

摘要： 本发明公开了一种浸没流场的初始建立方法及用此建立方法的光刻方法，关闭浸液供给系统，关闭密封抽排系统，开启主抽排系统，经主抽排口抽排气体；开启气体供给系统，经气密封口向第三间隙供给高溶解度气体；持续经主抽排口抽排气体，引导并替代末端物镜与衬底间环境气体，完全填充第三间隙位于气密封口径向内侧部分，实现完全填充第一间隙；开启浸液供给系统，抽排引导下，浸没液体逐渐替代高溶解度气体并完全填充第一间隙；开启浸液抽排系统与密封抽排口连接的流路；等待一段时间，浸没液体在第一、第二及第三间隙内达到稳定流动状态，完成浸没流场的初始建立过程。更好实现气泡消除，降低气泡消除消耗时长，提高生产效率，提高曝光质量。

摘要： 本发明公开了台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质，通过分别获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列以及风向矢量矩阵序列；计算流线方向矢量矩阵序列与风向矢量矩阵序列的叉乘值，判断叉乘值在连续一段时间T内是否随着时间逐渐变小，若叉乘值在连续一段时间T内未随着时间逐渐变小，则对连续一段时间T的风速值进行调整；相比现有技术，本发明通过提取台风的台风螺旋特征约束现有的数值仿真的台风预测方法，从而实现台风初始场的优化计算，降低台风预测的不确定性，提高台风预测精度。

摘要： 本发明公开了一种基于模式初始场同化的二氧化硫排放源优化方法，属于大气污染数值模拟领域，包括如下步骤：步骤1：获取二氧化硫地面观测数据、气象观测数据、气象再分析格点数据和“自下而上”方法统计的排放源；步骤2：基于大气化学模式和三维变分(3Dvar)同化方法对二氧化硫地面观测资料进行同化，得到“最优的”二氧化硫浓度场和二氧化硫预报误差；步骤3：将二氧化硫预报误差转化为二氧化硫排放源误差，进而得到最优的二氧化硫排放源并进行验证。

摘要： 本发明公开了一种区域数值预报模式的混合热启动初始场生成方法及系统，所述方法包括：基于全球模式的预报风场的有效分辨率计算全球模式分辨率的最小可信尺度lmin；计算动能误差容尺度l1；计算区域数值预报模式残余尺度l2；将最小可信尺度lmin、动能误差容尺度l1和区域数值预报模式残余尺度l2三者中的最大者作为分离尺度分别提取全球模式的预报场的大尺度信息和区域数值预报模式的预报场的小尺度信息，生成当前时次区域数值预报模式热启动的初始场。本发明能够在不影响区域数值预报模式稳定性的同时能够引入足够的全球模式信息来实现区域数值预报模式热启动。

摘要： 本发明涉及一种基于集合预报的多物理变量初始场计算方法及装置，该方法包括：基于起报时间的初始气象资料，确定预报初始场；选定初始物理变量，确定对应的初始扰动；将初始扰动分别与预报初始场进行叠加，确定出多组加扰动的预报初始场；对每组加扰动的预报初始场分别进行数值积分，得到一组设定预报时间的预报结果；将多组预报结果进行集合平均，得到集合预报结果。与现有技术相比，本发明将条件非线性最优扰动方法计算得到的最优初始扰动加入集合预报的模式初始场，考虑了更多的不确定性，能够有效改进集合预报的效果，提升预报准确性；此外，还能够节约开发时间成本，提升预报系统对极端气候事件的判别能力、提高预报可信度。

摘要： 本发明公开一种全球谱模式初始场垂直分层任意区间平滑加密技术，涉及到数值天气预报领域，采用指数拉伸算法，依据给定需要加密的气压区间以及新增加垂直层数，确定新增加垂直层的混合坐标系数；在边界端通过二阶函数平滑来确保新增加的垂直层间隔与端口之间的平滑性；确定新增分层的垂直坐标后，对全球谱‑格点数据从原来分层采用三次样条插值至新的分层，在三次样条插值过程中，利用追赶法快速算法加速插值的速度。本发明最终提供一个新的对指定区域垂直均匀加密的初始场，且该场能够适用于全球谱模式，并能够稳定积分；在模式对流层顶以上增加垂直层，能够促进重力波向上传播的解析，并缓解平流层偏冷问题。