设为首页 | 加入收藏夹

八文网 - 汇聚八方文档 - 做最优秀的免费文档下载网站

杜鹃台风之GPS掩星资

文档类型：

Adobe Acrobat PDF 文档文档大小：698.74KB

杜鹃台风之GPS掩星资同化模拟王洁如黄清勇国中央大学大气物研究所摘要本文使用NCAR MM5三维变分同化 Assimilation)方法,将GPS掩星观测资及传统观测资资同化於中尺模式中、以解同化折射对於改善值天气预报准确的影响.其结果显示、与未加入GPS掩星观测资及传统观测资资的模式初始场比较、发现温及风场有些微改善,有经过三维变分同化的初始场所模拟出的结果与实际观测的结果较接近,在台风进径上有明显的改进、而在水的分布上,与实际观测结果的结果相似.
关键词:折射折射指 index),GPS掩星技术(GPS occultation technique ),资同化(data assimilation).
一、前言全球定位系统 System)资在各方面的应用已有多的史.在过去有许多的研究偏重於GPS测所反演的气象变资讯与其他观测系统得到的资讯的差,研究指出GPSMET资所反演的气象变垂直剖面,与其他观测及模式分析资相比较的差性很小.
(Kursinski et alWare etal但是要如何将这些非传统的资导入模式中是现在一项重要的问题,目前所采用的方式以变分同化为主轴,像是Zou et al提出以四维变分资同化(4DVAR)系统将大气的折射同化进模式中、进观测系统模拟实验.其结果显示大气折射同化可以非常有效地反演出水汽垂直剖面,对於预报结果有相当正面的影响.3DVAR为4DVAR的阶系统只用初始时间附近观测资调整初始场、没有预报的共轭模式,比起所耗费的的电脑计算能,要的节很多.3DVAR的优点在於可以同化温,0 ,风场外,还可以同化模式没有直接计算的变.本文目的就是探讨杜鹃(Dujuan)台风个案藉由使用MM5 3DVAR将多种种的观测资特性(包括目前现有的低轨道卫星德国CHAMP GPSMET资,探空资及船舶观测资等)同化到值预报模式中、探讨这些资对区域天气预报的改善程.
2.研究方法
2.1三维变分资同化系统之简介MM5 3DVAR Data Assimilation System)是由NCARMMM所设计於MM5模式加入的三维变分资同化系统,此系统可同化多种观测资进而改进模式的初始分析场、使其接近於实际大气态、提升值天气预报之准确性.MM5 3DVAR是为MM5预报模式提供一个较佳的初始分析场所设计的,它除能同化传统的探空及船舶观测外,目前的研究版本已经发展到可以同化多种卫星反演的射以反求温0 ,以及用无线电掩星技术所得到的大气折射.MM5 3DVAR在变分问题的学处上,采用卡尔曼波法(Kalmanfilter)提供一个客观函的最小化(即cost function 价值函),定义为:{]其中
x:分析变(n维向)
bx:背景变(n维向)
obsy:观测变(m维向)
B:预报误差0方差矩阵(n×n)
O:观测误差0方差矩阵(m×m)
H:非线性算子,将分析的变向转换成观测向上述函极小值可以使分析变x与背景变的误差在引进观测资讯时有最佳的调整.目前3D-VAR中的求极小值的方法,是容许JbxJH为非线性的.
2.2实验设计采用值天气预报模式MM5 3.6版模拟,在所有模拟范围中皆以显性(explicit) 值方法处冰软雹的物过程,而在domain 1(最大范围)和domain 2(次大范围)中使用KF的积云化法,在所有domain皆使用MRF的边界层化法.Dujuan台风个案采3层槽网格的配置,模拟范围的中心位置选取在纬25 ;东经
125 .DOMAIN1的网格为
151151,其解析为45公; DOMAIN2的网格为151163,其解析为15公,DOMAIN3的网格为151151,其解析为5公,进48小时预报.我们目前在MM5模式中只加入NCEP AVN(aviation versionof the NCEPMRF (Medium 的资,其中资网格解析为1°×1°.本实验为探讨使用三维变分同化系统对值天气预报结果的影响、设计三组对照模拟实验.一为使用3DVAR只加入NCEP AVN做为模式的初始气象场.另一为使用3DVAR同化将传统观测资( 如探空资及船舶观测资等)导入模式中.最後一组也是使用3DVAR同化加入GPS掩星观测资及传统观测资资.同化的资包括GPS资与传统观测资资.GPS掩星观测资自CHAMP卫星观测,共同化6笔资(表一)进模拟加以讨,比较加入同化所产生的差性.
3.结果讨Dujuan台风被中央气象局归为中台风,图1为中央气象局最佳径与模拟径结果,我们可以看出在没做3DVAR的台风初期及偏之後会直接侵袭台湾,从花一带登,这跟Dujuan真实的径相差很多,使用3DVAR将GPS掩星观测资及传统观测资资同化於模式中的结果,可以看出较为接近真实径,在前30小时的中心位置,也跟中央气象局所公布的位置接近,後24小时的台风则有後的现象,与只有使用3DVAR将传统观测导入的模拟结果几乎一致.图3台风Dujuan个案在σ=0.725该层温及水气增图.大体而言温的增超过0.2℃、水气增最大值超过2gkg-1.风场的改变随高增加.在雨的预报方面,图4台风Dujuanj模拟之预报积雨,与图2实际观测的积雨相比较、在使用3DVAR的case中所模拟的雨值太大( 图4a,4b),而使用3DVAR同化将传统观测资导入模式中的case有模拟出一块高值跟观测相比极大值是差多的(图4c),东部有一块雨较大值图中有表现出(图4d).在图4e为使用3DVAR同化加入GPS掩星观测资及传统观测资资的结果比观测极大值高,东部雨较大区域也有表现出(图4f).
4.结使用加入GPS掩星观测资及传统观测资资的模式初始场、我们所模拟出的台风径移动方向大致上与实际径相符,模拟的台风移速也是相当错的.但是对於中心气压强上的准确性却低很多.由积雨看,杜鹃台风扫过台湾南端带的最大雨出现在东部地区、这与模拟的结果一致,但对於据上的比较需进一步的讨.要影响值天气预报准确的大因素,一者是值模式本身、另者为模拟的初始条件.在使用的模式具有好且完整的物内容时,能够提供模式最接近真实大气态的初始条件,对模拟结果的改善应可以有所预期.在模拟的初始条件上我们仍有许多的空间去改进、如用MM5 3DVAR同化系统将观测资导入初始分析场、藉由3DVAR将多种型的观测资同化後、使全球分析场在导入个别加强型观测(如卫星, 达) ,可得到一个较想的初始分析场、这也是模式最佳化的初始场、其与观测之误差权重值已达最小化,以改善值天气预报.考文献 Hajj,K.R. andJ.T. Schofield,
1995: Observing tropospheric watervapor by radio occultation using theglobal positioning system, Geophs.
Ware,R,M. sounding ofthe atmosphere from low earth results, Bull. Am.Meteorol. Soc
of refractivity adjoint model. Mon.
Wea. Rea图表观测卫星时间位置(纬,经)CHAMP表一Dujuan个案使用的卫星档案资讯图1 台风Dujuan个案径图,红线为中央气象局最佳径图, 线(标记号为N)为使用NECP AVN (NO 3DVAR)资之模拟径,粉红色(标记号为G)为使用传统观测3DVAR模拟之径,紫线(标记号为R)为使用传统观测及卫星资3DVAR模拟之径.每个点间格6小时.图2实际观测的积雨图时间为等值线为图3台风Dujuan个案在σ=0.725该层初始场温及水气增图,(a),(b)是使用传统观测及卫星资3DVAR模拟(BOTH)与没使用3DVAR(NO)模拟结果相减.
(c),(d)是BOTH与使用传统观测3DVAR模拟(GTS)结果相减.图中十字代表掩星位置, 字表示掩星时间.图4台风Dujuanj之预报积雨, (a),(b)图为使用3DVAR(NO)的case,时间为分别是 (d)时间同(a)及(b)但为使用3DVAR同化将传统观测资(GTS)导入模式中的casf)同上但为使用3DVAR同化加入GPS掩星观测资及传统观测资资(GTSGPSRF).等值线为20mm.

pdf文档的标签：杜鹃台风

更多推荐标签：送货表格食品广告文案地质灾害报告思考题专项施工方案斯太尔结构铸造程序文件保险专业英语调档案社区考试题大连城市经营心理学新发展控制原理新员工登记儿童医院实习文明寝室申请油墨产品招商亚马逊发展劳动社会学软件试用协议音乐（论文）毕业体检表学习两会运行方案高中田径教案清分中心配电开题报告水印方法协会筹备股权奖励