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《南京信息工程大学》 2012年
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基于模式分辨率和物理过程参数扰动的暴雨综合预报研究

闫慧  
【摘要】:数值模式的不断改进对于集合预报效用的提高至关重要。暴雨过程的发生发展必定伴随着各种尺度天气系统的相互作用,可以通过模式的不同分辨率来体现不同的天气尺度系统预报的不确定性。在考虑模式分辨率的同时不断完善其物理过程,并将初始扰动加入到集合预报系统中,从而提高中尺度数值预报技巧,是很有意义的研究。 本文利用WRF模式,选取2007年7月7日到9日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程,针对模式误差,包括模式的分辨率和物理参数化过程构造模式扰动方案,并对比初始扰动方案的预报效果,二者结合得出综合扰动方案,来进行数值预报试验。主要研究工作和主要结论如下: (1)在两种不同尺度的模式分辨率下扰动物理参数化方案进行集合预报研究表明,集合预报能够有效地改善单一确定性预报的弊端,提供更多的天气信息,减弱不确定性的影响,反映出大气的多尺度特征。在较低的模式水平分辨率下,降水模拟的整体趋势与实况接近,但雨量偏小,基本给出了天气过程演变和发展的准确信息,反映了天气系统的大尺度特征;高分辨率预报则迫使各影响因子作用更加明显,更多地反映了天气系统的中小尺度特征,降水模拟极值中心与实况更吻合,有效提高了强降水预报的准确度,但同时也存在离散度偏大,极值中心雨量过大的弊端。 (2)分析环流场和相关物理量得出,分辨率的设置对于风场和高度场的分布形势影响较小,但能够在一定程度上改变急流中心的范围和强度,也可造成其垂直结构和热力结构的差异,从而影响降水过程的模拟性能。提高分辨率后,垂直廓线差异增大,影响降水过程的局部强迫因子作用更明显,使得降水落区分布明显改善,不同模式分辨率组合可以改进集合预报效果。 (3)考虑参数化方案中敏感因子的变化以及在不同分辨率下对降水的影响进行集合预报相对于控制预报有明显的改善作用,分级概率预报结果更加体现了集合预报相对于单一确定性预报的优势。积云参数化方案中夹卷率的减小对积云结构有稀释作用,积云半径的调整以5倍为宜。WSM6微物理方案中模式分辨率的提高对于降水范围和中心点的模拟具有明显的改善效果,但降水量级会偏大。 (4)以改进集合预报离散度为研究动机,在不同的模式分辨率下将BGM法构造的初始扰动场应用到梅雨锋暴雨中是合理且有意义的尝试。对比模式扰动和初始扰动方案,后者由于其明确的动力学意义能够进一步提高集合离散度,由均方根和离散度检验,二者随着时间的发展趋于一致,集合预报系统设计合理。采用综合扰动方案对于预报技巧的提高具有明显的正贡献,该集合系统较好地模拟出了此次梅雨锋暴雨过程,为江淮流域暴雨预报的模式参数配置方案提供了有价值的参考。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P457.6

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