GPS掩星资料三维变分同化及对台风预报的改进试验

摘要

一直以来，台风的登陆问题倍受人们的关注。过去由于探测技术的不完善和海上观测资料的不足，对台风登陆问题的研究十分有限。近年来，随着大气探测技术的迅速发展，GPS掩星折射率等一系列高时空分辨率的非常规资料的应用弥补了海上观测资料的不足，通过各种同化方法把这些资料应用到数值模式中去改善初始场，从而大大地提高了台风预报的准确性。 本文在WRF模式及其三维变分同化系统的基础上，同化了COSMIC和CHAMP掩星反演的大气Wetprf格式资料，考查同化前后对0709号台风“圣帕”路径、强度、降水等方面的改进，初步探讨了GPS掩星资料在台风预报试验中的应用。结果表明单点同化试验初始气压、温度、比湿增量场具有对称性结构；多点同化试验则具有非对称性结构。同化GPS掩星资料后对“圣帕”的路径和强度改进并不明显，但对降水结构有较大的调整，说明同化该资料在水汽方面的回馈较大。12h的间歇同化试验说明不断地加入GPS掩星资料对“圣帕”预报有正面的影响。 利用风云二号卫星FY-2C反演的云导风资料，结合GPS掩星资料加入到“圣帕”初始场中做12h间歇同化试验。结果表明：同时同化两种资料后对“圣帕”路径和降水分布虽无太大改进，但在强度和台风中心最大风速方面改进较明显。GPS掩星折射率反演的大气气压、温度、水汽信息并结合云导风资料的同时同化试验，一定程度上弥补了单独同化GPS资料缺少风场信息的空白，对探讨多种非常规资料结合同化对台风预报的改进提供了一种新的思路。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1选题的意义

1.2资料同化方法的研究进展

1.3台风资料同化研究进展

1.4本文研究目的、方法和内容

1.4.1研究目的

1.4.2主要研究内容

1.4.3论文的创新点

第二章GPS掩星资料介绍

2.1前言

2.2 GPS掩星技术的发展

2.3 GPS/LEO无线电掩星技术原理介绍

2.4 GPS掩星资料变分同化中观测算子介绍

2.5 GPS掩星资料同化方法比较

2.6 GPS掩星资料的质量控制

2.7 GPS掩星资料同化进展

2.8本章小结

第三章 WRF模式及三维变分同化系统简介

3.1 WRF模式简介

3.2 WRF模式三维变分系统简介

3.3本章小结

第四章 GPS掩星资料三维变分同化试验

4.1台风“圣帕”个例介绍

4.2数值试验设计

4.3结果分析

4.3.1台风“圣帕”初始场同化分析

4.3.2同化试验误差分析

4.3.3同化试验对“圣帕”路径预报影响

4.3.4同化试验对“圣帕”强度影响

4.3.5同化试验对“圣帕”降水影响

4.4本章小结

第五章总结与讨论

5.1本文主要结论

5.2存在问题与展望

参考文献

致谢

附图