基于物理过程扰动的中尺度集合预报研究

摘要

考虑到中尺度数值预报过程中，积云对流参数化方案的不确定性，基于物理过程扰动集合预报思想，本文针对目前中尺度模式中应用最多的质量通量型Kain-Fritsch-eta和调整型Betts-Miller-Janiic两种积云对流参数化方案的敏感因子，利用WRF模式对2003年7月4日-5日，发生在淮河流域的一次特大暴雨进行了敏感性试验和集合预报研究，主要的结论有： (1)KFE方案中最小净环境卷入率和积云半径等参数对显式降水的影响大于对隐式降水的影响；能够影响800hPa至150hPa之间的变量垂直廓线的分布，改变了850hPa急流中心的范围和强度；同时影响了整层能量(DTE)。 (2)BMJ方案中稳定权重系数对降水的影响比对流调整特征时间大，对整层能量(DTE)影响也较大，但对对流调整特征时间进行扰动，成员间的DTE几乎没有改变。变量垂直廓线的分布差异主要集中在800hPa至150hPa，且随着稳定度系数的逐渐改变，垂直廓线呈线性的规律变化。 (3)对“KFE

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1集合预报研究意义及原理

1.1.1集合预报研究意义

1.1.2集合预报原理简介

1.2扰动方法研究国内外研究进展

1.2.1初始扰动方法研究进展

1.2.2物理扰动方法研究进展

1.3积云对流参数化方案简介及国内外研究进展

1.4本文拟研究问题的目的和意义

1.5本文章节安排

第二章资料与方法

2.1资料说明

2.1.1资料来源

2.1.2 TRMM资料说明

2.2研究方法

2.2.1集合平均

2.2.2天气要素概率(相对频率)预报

2.2.3离散度

2.2.4均方根误差

2.2.5平均总能量

2.2.6偏差评分

2.2.7 ETS评分

第三章暴雨过程分析及模式简介

3.1引言

3.2 2003年7月4-5日江淮暴雨过程分析

3.3天气形势分析

3.3.1 500hPa环流场形势分析

3.3.2 850hPa环流场形势分析

3.4模式简介

3.4.1 WRF模式简介

3.4.2 WRFV2.2主要物理过程方案简介

3.4.3 KFE、BMJ积云对流参数化方案分析

3.5本章小结

第四章积云对流物理过程扰动方案设计

4.1试验方案设计

4.2“Kain-Fritsch-eta”方案扰动及敏感性分析

4.2.1“Kain-Fritsch-eta”方案扰动

4.2.2方案敏感性分析

4.3“Betts-Miller-Janjic”方案扰动及敏感性分析

4.3.1BMJ方案扰动设计

4.3.2 BJM方案敏感性分析

4.4本章小结

第五章集合预报结果分析

5.1“Kain-Fritsch-eta”集合预报子系统效能检验

5.1.1集合成员发散程度分析

5.1.2集合系统离散度分析

5.1.3集合产品分析

5.1.4集合技巧评分

5.2“Betts-Miller-Janjic”集合预报子系统效能检验

5.2.1集合成员发散程度分析

5.2.2集合系统离散度分析

5.2.3集合产品分析

5.2.4集合技巧评分

5.3集合预报系统效能检验

5.4本章小结

第六章全文总结与讨论

6.1主要结论

6.2问题与展望

参考文献

致谢

论文附图