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《兰州大学》 2011年
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同化非均匀分布的雷达资料对台风路径模拟效果的影响

温德垚  
【摘要】:由于实际雷达布设位置和数量的限制及台风移动的不确定性,天气雷达监测网的探测区域常常不能完全覆盖台风中心的邻近区域。将这样的资料用于数值模拟研究时,往往只能给出台风的局部信息,而难以获得准确完整的环流结构。为探索在运用这种分布不均匀的雷达资料对台风移动路径预报时可能产生的影响以及如何利用有限的观测信息给出完整的台风系统结构以减少资料分布不均匀给数值模拟结果带来的影响,本文以台风“麦莎(Matsa)'(?)作为分析个例,利用WRF(Weather Research Forecast)模式和ARPS(Advanced Regional Prediction System)模式模拟结果以及ARPS 3DVAR系统,通过模拟得到的9部雷达观测资料,设计多个同化预报试验分析雷达资料分布不均匀对台风路径模拟效果的影响。在此基础上,借助现有的台风风场模型,提出一种利用已有观测信息去补充无观测区域环流结构的方法,并通过数值模拟试验检验这一方法对改进台风路径模拟效果的可行性。主要结论如下: (1)台风登陆前,WRF模式和ARPS模式模拟的台风路径都和实况路径较为相近。台风登陆后,WRF模式和ARPS模拟的台风路径和实况差异明显增大,但WRF模式模拟的台风路径和台风近中心最大风速的偏差均小于ARPS模式的模拟结果。 (2)同化多普勒雷达资料对台风路径的预报有积极作用。雷达径向风资料同化明显地调整了同化时刻的风场结构,使其更接近于真实场;雷达反射率资料经过云分析程序处理后也对同化时刻的水汽条件有所调整。并且连续同化多时刻雷达资料对台风路径的预报效果要好于只同化单一时刻的雷达资料的效果。 (3)资料不均匀分布情况下雷达资料同化对台风移动路径的预报有显著影响。观测资料均匀分布,即能够完整覆盖台风流场结构的多部雷达资料同化的预报效果要好于只同化部分雷达资料的预报效果。此外,当仅有部分雷达观测资料时,同化多普勒雷达资料后台风路径的预报效果也不尽相同,甚至差异较大。 (4)在3DVAR分析的基础上,提出一种利用台风风场模型补充无观测区域资料的方法。初步的数值试验结果表明该方法在一定程度上可以改善台风路径的预报。
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