GRAPES-MESO模式非静力三维变分同化方案性能分析

摘要

利用国家气象中心中尺度业务模式GRAPES-MESO v3.0,以2009年6-8月为例,以T213模式12h预报场为大尺度模式背景场,开展了非静力GRAPES-3DVAR系统同化(3DVAR试验)与不同化(CNTL试验)探空资料的两组数值试验,并对降水、高度、温度、风场和相对湿度场进行统计检验和典型个例分析,探讨非静力三维变分同化系统的性能。结果表明:1)除700hPa相对湿度场外,3DVAR试验850、700、500hPa初始温、压、湿、风场均方根误差均比CNTL试验有所增加,其中3DVAR试验对500hPa初始温、压、风场的负贡献最为显著。随着预报时间延长,3DVAR试验对500hPa风场预报的负贡献较为明显;2)对整个模式积分区域平均状况而言,3DVAR试验对模式0-24h和12-36h降水预报中大多数降水量级的TS评分都小于CNTL试验;3)CNTL试验对小雨、中雨的预报范围比较适中,对大、暴、大暴雨的预报范围均小于实况,且随着降水量级的增大,预报范围较实况偏小的程度加剧;3DVAR试验则对各量级降水范围预报偏小的程度均甚于CNTL试验,特别是中雨以上强度的降水;4)CNTL试验较3DVAR试验能更好地模拟雨带的分布、雨带演变特征和降水强度的变化;5)CNTL试验较好地再现了我国长江中下游、华南、华北、东北、西南地区东部和中国东部平均降水率的逐日演变及峰值、谷值模拟,但强度普遍偏弱;3DVAR试验模拟的各区域日平均降水率的演变趋势与CNTL试验类似,但强度弱于CNTL试验,因而其与实况的差异进一步加大;6)两个试验与观测均有较好的一致性,CNTL试验的一致性略好于3DVAR试验;对小于1.5mm/d的降水,两个试验都倾向于过多地预报降水,而对大于1.5mm/d的降水两个试验预报都偏弱;对1.5mm/d以下的降水,两者水平相当,而对1.5mm/d以上的降水,CNTL的预报优于3DVAR试验;7)对2009年6-8月逐日降水预报结果进行了考察,整体而言CNTL试验能够很好地预报出逐日雨带的位置,强度也与实况基本接近,对西风带低槽降水、台风降水、低涡降水、切变线降水和局地降水都有较好的表现。3DVAR试验对逐日雨带的预报大致与CNTL试验类似,但预报降水强度普遍弱于CNTL试验。