风廓线雷达资料的质量控制及在三维变分同化中的应用研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZF6VE5
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
风廓线雷达是一种新型的测风雷达,能够对大气水平风的垂直分布进行探测,提供高时空分辨率的风场信息,在我国气象业务中发挥着越来越重要的作用。但是,我国风廓线雷达型号众多,资料质量差别较大。为了更好的使用风廓线雷达测风资料,提高数值预报水平,本文利用FNL资料对2019年6月-9月位于中国华北地区20个站点共5种型号(CFL-06、GLC-24、TWP8-L、CFL-03、CLC-11-D)的风廓线雷达资料进行了质量评估,并根据评估结果进行了质量控制,最后将质控后的资料在对流天气模拟中进行了同化应用,具体结果如下:(1)FNL资料具有一定的代表性以及准确性,可作为观测真值来评估风廓线雷达资料测风质量。不同型号风廓线雷达有效探测高度差异明显,CFL-06雷达达到5.79km,CLC-11-D雷达仅为2.98km。降水使得资料获取率在低层有所减小或变化不大,在中高层大幅增加,最大增幅超过50%。V风资料质量优于U风,GLC-24雷达U风(-2.698m/s)以及V风(-0.923m/s)的平均偏差均最大,TWP8-L雷达U风平均偏差较小(-0.65m/s),CFL-03雷达V风平均偏差较小(-0.126m/s);GLC-24雷达U风资料离群值较多,CFL-03雷达较少,V风相反。(2)降水对所有型号的风廓线雷达资料测风质量均有较大影响,是造成U风较大平均偏差的主要原因,其中CFL-06雷达在降水时段,偏差由-0.123增长为-2.242;降水对风廓线雷达均方根误差的影响同样很大,U风所受影响大于V风,其中GLC-24雷达在近地面层U风均方根误差增加7.5m/s。(3)利用中位数质控方法剔除观测中的奇异值。其中U风剔除率在14%左右,V风剔除率在9%左右,总体为高层剔除率较高,低层较小。质控后,各雷达站测风资料质量均有提升,U风均方根误差减小2m/s左右,V风均方根误差减小1m/s左右;各雷达相关系数在低层提升明显,均提升0.3左右,在高层,U风相关系数达到0.8,V风相关系数则达到了0.9以上。质量控制剔除了受降水影响的误差较大的观测资料,但降水时段资料的误差仍大于非降水时段。(4)针对发生在2019年8月4日18时-5日06时的一次强对流天气过程对质控后的风廓线雷达资料进行循环同化试验。同化试验(WPRD)降水预报结果较控制试验(CTRL)在强度及落区上都更为接近实况。TS评分以及ETS评分较控制试验均有提升,晴雨预报准确率分别提升5.7%、14.98%,对6小时累积降水量60mm以上的暴雨两评分提升超过100%。850hPa涡度场、水汽通量散度场以及垂直运动剖面图表明,同化试验在雨区内出现了正涡度以及大范围负水汽通量散度调整,同时配合有更加强烈的上升运动,这正是降水预报效果提高的原因。因此,同化质量较好的风廓线雷达资料有利于提升强对流天气预报的准确性。
其他文献
基于1961~2016年中国气象局国家气象信息中心提供的西北地区逐日地表气温观测资料以及全球大气再分析资料,利用统计诊断和数值模拟方法分析了中国西北两个季节转换期(5月和9月)地表气温年际变率主模态的时空分布及其物理过程。基于ENSENBLES计划多模式集合平均季节预测试验不同起报时间的回报结果,评估动力模式对季节转换期(5月和9月)地表气温年际变率的预测技巧,并基于物理机制分别构建了季节转换期西
学位
本文使用1979-2020年的观测和再分析资料,对青藏高原(以下简称高原)夏季水汽长期变化趋势进行分析,对国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中19个情景完整且变量齐全气候模式的历史试验模拟高原夏季水汽的能力进行评估,并预估高原水汽在四种排放情景下到21世纪末的变化趋势;分析高原夏季水汽的年代际变化情况以及环流和水汽输送在年代际转折前后的差异;使用哈德来中心的海温资料对印度洋海温年代际变化对
学位
本文利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》,其中对省级区域性暴雨过程的统计数据、NOAA Climate Prediction Center降水资料、向外长波辐射(OLR)资料以及ERA-Interim再分析资料,分析了1979–2018年华南前汛期持续性降水异常的低频环流、对流等特征,重点讨论了两类不同的大气低频振荡(10–20天和30–60天振荡)对华南前汛期持续性降水的影响
学位
大气遥相关型反映了大气内部的一种空间尺度大、时间持续久(低频)的变化特征,前人多基于月、季平均资料来研究大气遥相关型的影响和维持机理。本文使用1958–2020年JRA-55逐日再分析数据,发现正位相斯堪的纳维亚遥相关型(SCA)事件,会在盛期后第6–12天造成我国东部气温显著负异常,这明显区别于其他遥相关型事件对我国东部气温的显著影响仅局限在其盛期后的1周内。实际上,这种影响也超出SCA事件6天
学位
基于静止卫星红外资料的遥感降水反演算法被广泛应用在气象业务研究的各个领域。然而,受样本不均衡影响,基于机器学习算法的定量降水估计模型模拟的降水强度往往存在低估的问题,对于中雨区和大雨区的反演精度不高,模型几乎无法识别大雨区。本研究基于东亚地区夏季的葵花8号静止卫星成像仪观测资料和GFS(Global Forecasting System)数值预报产品数据,分别使用随机森林和深度森林的机器学习算法建
学位
前人研究表明,大西洋多年代际振荡(AMO)可以通过相关海气动力过程对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的振幅产生年代际调制,使得AMO负位相下的ENSO海表温度(SST)异常较AMO正位相时更强。在此基础上,本文利用再分析和模式资料,探讨了AMO对ENSO年热带太平洋-印度洋地区大气异常的年代际调制作用。研究表明,AMO不同位相下,ENSO年海温异常和热带太平洋-印度洋大气异常存在明显的不匹配现象。具
学位
本文主要利用信息流特有的因果关系,从海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)场和各种海气指数中挑选引起西北太平洋(Western North Pacific,WNP)1979-2020年盛夏(7-8月)和初秋(9-10月)热带气旋累积能量(Accumulated Cyclone Energy,ACE)主导模态年际变化的因子,利用多元线性逐步回归方法筛选预报因子并建立预报
学位
人类对化石燃料的利用所导致的全球变暖已严重威胁人类社会的可持续发展,因此迫切需要采用清洁、可再生能源来代替传统的化石燃料。风能作为世界最主要的可再生能源之一,近年来得到快速发展。然而,大规模设置风电场可影响大气边界层的物质和能量交换效率,从而存在潜在的环境影响。为了探究大规模风电场的气候效应,本研究采用全球海气耦合模式SINTEX-F2,将大气中CO2含量固定在第二次工业革命之前的水平,设计控制试
学位
我国冬季在温带急流与东亚副热带急流的影响之下,分析冬季东亚高空急流季节内协同变化的气候态特征及其对我国冬季天气的影响,对提高我国冬季天气、气候变化的检测和预测能力有着非常重要的意义。本文使用ERA-Interim再分析资料,利用合成分析和滤波等统计方法,分析了冬季东亚高空西风急流(22?N~60?N,70?E~100?E)的季节内协同变化时空演变特征以及对应的高低空环流,并揭示其对我国东部低频降水
学位
高精度的近地面变量分析场与真实大气仍然存在误差,添加合适的扰动能准确反映这些误差的不确定性。定量降水估测与观测融合的降水分析场补充了无站点区域的降水信息,站点观测又保证了数据的精度。模拟降水分析场与观测间的误差并进行随机扰动能体现分析误差的不确定性,得到更能捕获真值的降水集合分析场。类似地,近地面温湿风在同化过程中的背景误差也能通过随机扰动进行描述,构建高分辨率的地面温湿风分析场集合。分析误差和高
学位