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《南京信息工程大学》 2006年
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多普勒雷达资料三维变分直接同化方法研究

顾建峰  
【摘要】:为了探索解决非模式变量—径向速度和反射率因子的直接同化问题,从实际业务应用的前景和价值出发,采用三维变分同化方法,研究建立了多普勒天气雷达基本观测量的直接同化方法,并应用韩国Jindo雷达资料、美国IHOP_2002试验WSR-88D雷达资料和上海WSR-88D雷达资料,分别对台风Rusa(2002)、飑线天气、中尺度暴雨和登陆台风Matsa(2005)进行了分析与模拟。主要研究内容和结论包括: (1)通过在WRF 3DVAR系统框架中引入垂直速度分析增量、云微物理过程参数化、径向速度和反射率因子的直接同化观测算子,并通过伴随检验,发展和建立了多普勒天气雷达基本观测量的直接同化方法。该方法能够在动力约束和热力约束、模式参数、中尺度资料融合等方面与WRF中尺度模式保持协调一致。 (2)应用Jindo雷达资料对台风Rusa(2002)的分析模拟表明,垂直速度分析增量、递归滤波器尺度因子调优、GTS和AWS资料的分析同化都改善了台风的初始结构和数值预报,尤其是径向速度的直接同化效果最为显著,说明直接同化方法能够从雷达观测资料中提取有效信息,对台风初始场和台风登陆预报具有正贡献。 (3)应用IHOP_2002试验的WSR-88D雷达资料,对一次飑线过程的分析模拟表明,分别直接同化径向速度和反射率因子,均能提高分析和预报质量;同时同化径向速度和反射率因子能够进一步改善飑线过程的降水预报;同化更多雷达资料(11部雷达)比同化单部雷达资料对降水预报的效果更好。 (4)应用上海WSR-88D多普勒雷达资料,对中尺度暴雨过程的分析模拟表明,当径向速度新息向量阈值取7.5 m/s、观测误差取1.5 m/s,反射率因子新息向量阈值取10 dBZ、观测误差为2 dBZ时,降水预报效果较好;径向速度直接同化能够改善对流层的三维风场分析;反射率因子的直接同化能够改善热力场分析,并使动力场向热力场适应,对中尺度强降水预报的改善比直接同化径向速度的效果更为突出,同时证实了云半径对云中垂直速度参数化的重要性和敏感性;联合同化径向速度和反射率因子,对中尺度强降水数值预报的贡献比单独同化径向速度和单独同化反射率因子更大。 (5)应用上海WSR-88D多普勒雷达资料,对登陆台风Matsa(2005)的分析模拟表明,经过速度退模糊质量控制的径向速度资料的直接同化,使得台风环流分析和台风路径、台风降水的数值模拟均取得了显著的改善;同化反射率因子资料对降水预报的改进也是明显的;径向速度和反射率因子的联合直接同化对台风Matsa(2005)降水预报的改进,显著地优于单独同化径向速度资料和单独同化反射率因子资料。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN959.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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5 李媛;刘健文;董佩明;刘红亚;;GRAPES-3Dvar雷达资料直接同化对江淮暴雨数值预报影响的分析研究[J];气象;2011年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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9 吴彬;陈卫锋;陈钟荣;;双基地多普勒雷达三维变分风场反演及三维格点化研究[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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2 李柏;多普勒天气雷达资料分析及同化在暴雨中尺度天气系统数值模拟中的应用研究[D];中国气象科学研究院;2005年
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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5 刘炜桦;雷达反射率因子间接同化在飑线数值模拟中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
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【二级参考文献】
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7 李媛;刘红亚;刘健文;董佩明;;雷达资料变分同化在江淮流域暴雨数值模拟中的应用[A];中国气象学会2008年年会天气预报准确率与公共气象服务分会场论文集[C];2008年
8 李媛;刘红亚;刘健文;董佩明;;雷达资料变分同化在江淮流域暴雨数值模拟中的应用[A];中国气象学会2008年年会大气环境监测、预报与污染物控制分会场论文集[C];2008年
9 易笑园;张义军;贾惠珍;李培彦;徐梅;;利用多普勒雷达资料分析一次MβCS中的地闪活动特征[A];中国气象学会雷达气象学委员会第三届学术年会文集[C];2008年
10 井喜;陈见;井宇;屠妮妮;;广西和贵州MCC暴雨过程综合分析[A];全国中尺度气象学术研讨会摘要文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 沈英甲;大自然如何打造行星[N];科技日报;2006年
2 通讯员 胡胜友 记者 任荃;系外恒星“幼年得子”[N];文汇报;2006年
3 ;新一代雷达网启用先进的气象应用软件包[N];中国气象报;2003年
4 记者 钱晓虎特约通讯员 李斌富;北航首次举行多机协同反潜演练[N];解放军报;2007年
5 ;新一代雷达网启用气象应用软件包[N];中国气象报;2003年
6 记者 马高飞 通讯员 赵福祥;共同保障全运会航空运输安全[N];中国气象报;2009年
7 贾朋群 胡英;美加天气雷达网的现状[N];中国气象报;2006年
8 通讯员  胡胜友 记者  李凝;华裔科学家发现一颗绕幼年恒星转的行星[N];科技日报;2006年
9 陶士伟;三维变分同化关键技术取得新突破[N];中国气象报;2007年
10 胡胜友;华裔科学家发现新行星[N];大众科技报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 顾建峰;多普勒雷达资料三维变分直接同化方法研究[D];南京信息工程大学;2006年
2 杨毅;Doppler雷达资料同化技术研究[D];兰州大学;2007年
3 王改利;暴雨回波的多尺度识别及其演变信息提取方法研究[D];南京信息工程大学;2007年
4 杨艳蓉;面向雷电预报的雷达、卫星遥感资料同化及其应用初步研究[D];南京信息工程大学;2008年
5 徐道生;SVD-En4DVar方法同化多普勒雷达资料的试验研究[D];兰州大学;2012年
6 刘红亚;雷达资料三维变分同化研究[D];南京信息工程大学;2009年
7 李南;多普勒雷达资料的退速度模糊、风场反演和临近预报的研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 魏应植;雷达和卫星图像在登陆福建台风预报中的应用[D];南京信息工程大学;2008年
9 朱建生;横向效应增强型侵彻体作用机理研究[D];南京理工大学;2008年
10 肖艳姣;新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究[D];南京信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘寅;多普勒雷达资料直接同化试验研究[D];南京信息工程大学;2011年
2 陈杰;多普勒雷达资料集合平方根滤波同化试验[D];南京信息工程大学;2011年
3 李媛媛;单多普勒雷达风场反演技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 高瑞华;渤海海峡大风气候特征的初步分析[D];兰州大学;2007年
5 吴换霞;多普勒天气雷达图像中降水回波的提取算法研究[D];兰州大学;2007年
6 付敬;基于多普勒天气雷达回波信息强对流天气的识别、跟踪和预报[D];电子科技大学;2009年
7 程晓丽;强对流云体三维结构的可视化方法及其构成特征的提取[D];天津大学;2008年
8 江源;新一代天气雷达气象回波与非气象回波识别方法的研究[D];中国气象科学研究院;2008年
9 曲绍君;CINRAD/CC雷达运行保障技术研究与开发[D];吉林大学;2009年
10 张蕾;多普勒天气雷达和TCFM导风资料同化在个例分析中的应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
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