收藏本站
《兰州大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Doppler雷达资料同化技术研究

杨毅  
【摘要】: 为了探索解决多普勒雷达资料在数值模式中的应用,从实际业务应用的前景和价值出发,采用三维变分和集合卡曼滤波同化方法,初步建立多普勒雷达资料分析同化系统。该系统主要包括以下的四个子系统:(1)多普勒雷达资料的预处理系统;(2)多普勒雷达资料三维风场反演系统;(3)多普勒雷达资料三维变分同化系统;(4)多普勒雷达资料集合卡曼滤波同化系统。并利用中国暴雨试验与研究项目(CHeRES)2002—2003年外场试验的观测资料对各个子系统分别进行了测试。 在多普勒雷达资料的预处理系统中,首先对雷达资料进行常规的质量控制(例如去除孤立点、奇异点和谱宽检验等)基础上,再利用数值预报提供的背景场信息进行径向风退模糊和去除地物回波引起的异常传播(AP)及其它噪音,试验结果显示质量控制效果明显。另外利用高阶多项式拟合实际雷达速度观测的方法生成的模拟资料,据此比较了三种雷达资料格点化的插值方案,结果表明,3D-Barnes方案明显优于其它两种方案。 在多普勒雷达资料三维风场反演系统中,运用两步变分法进行多普勒雷达资料的三维风场反演,首先在低阶谱空间先反演出一个比较光滑的风场作为背景风场,然后再在网格点上反演它的详细结构。该方法被扩展到多雷达资料的反演,并用来对两次暴雨过程进行3维风场反演试验,结果表明背景风场在反演中起到重要的作用,此方法能较好地反演出降水系统的中尺度流场结构。 在多普勒雷达资料三维变分同化系统中,首先发展了在WRF-Var(version 1.3,2003)框架中直接同化雷达径向风,同时利用雷达回波强度观测调整各种云物理量、位温和空气湿度变量的技术方案。并针对2003年7月4日-5日的一次淮河暴雨过程进行同化模拟试验。试验结果表明同化雷达资料后的风场包含了更多的中尺度信息;用雷达回波调整后的物理量在空间上与数值上和观测的雷达回波有很好的对应关系;同化雷达资料后对降水预报有明显的正作用,并且这种正作用能维持2小时左右。然后,以WRF 3D-Var(Version 2.1)为平台,针对2003年7月4日-5日的一次暴雨过程进行了一组同化多普勒雷达径向风和回波资料的试验研究。其中同化径向风资料的方法是先用两步变分法反演出水平风,再同化反演风场;同化雷达回波强度资料的方法WRF 3D-Var自带的通过雷达回波强度与雨水混合比的经验关系以暖雨过程为约束的同化方法。同时也用WRF 3D-Var自带的直接同化径向风方法作了类似的试验,分析两种方法同化雷达风资料后对降水预报的影响。试验结果表明,同化雷达资料后对降水预报有显著的正作用:同化反演的水平风场对降水预报改进的效果略优于直接同化雷达径向风的效果;同时同化雷达风资料和回波强度对降水预报改进更加明显。最后,以WRF 3D-Var为平台,结合物理初始化方法(Physical Initialization,简称PI)来同化多普勒雷达径向风和回波强度的观测。其基本做法是首先用物理初始化方法由雷达回波观测估计出比湿、云水混合比和垂直速度,然后用估计的比湿和云水混合比对模式的相应变量进行调整,最后再将估计出的垂直速度作为一种新的观测类型添加到现有的WRF 3D-Var目标函数中,同时以WRF 3D-Var提供的方法直接同化径向风。针对2002年6月19日的一次强对流性降水过程和2003年7月5日的一次梅雨锋暴雨过程进行了一组试验。试验结果表明新的同化方案能有效地缩短模式的旋转时间(spin-up time),明显改进短时降水预报。 在多普勒雷达资料集合卡曼滤波同化系统中,采用集合卡曼滤波方法用模拟的雷达资料进行了同化多时刻雷达径向风资料和同化单时刻径向风的比较试验;同时也比较直接同化径向风和间接同化反演风的比较试验。试验结果表明同化多时次的资料比同化单时刻的资料能较好地改进初始场,特别是在最初几个同化时刻,但随着同化次数增加,就没必要同化多个时刻的观测;在反演精度较高的情况下,同化反演风的效果优于直接同化径向风的效果。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 闵爱莲;牛生杰;雷恒池;吴玉霞;张晓庆;;一次台风外围雨带多普勒天气雷达回波及风场结构分析[J];气象科学;2008年06期
2 蒋大凯;王冀;韩江文;才奎志;;东北南部强降雪天气的多普勒雷达产品特征[J];资源科学;2010年08期
3 杨毅;邱崇践;龚建东;黄静;;三维变分和物理初始化方法相结合同化多普勒雷达资料的试验研究[J];气象学报;2008年04期
4 刘黎平;吴林林;杨引明;;基于模糊逻辑的分步式超折射地物回波识别方法的建立和效果分析[J];气象学报;2007年02期
5 田刚;潘益农;陈少平;杜九三;;单多普勒雷达在山区火箭人工增雨中的应用[J];气象科学;2006年02期
6 王凤娇;吴书君;郑宝枝;魏敏;;多普勒雷达资料在雷雨大风临近预报中的应用[J];山东气象;2006年04期
7 杨毅;邱崇践;;利用多普勒雷达资料分析一次强降水的中尺度流场[J];高原气象;2006年05期
8 靳世强,达成荣,钱有海;多普勒雷达资料在强对流天气中的应用[J];青海科技;2005年02期
9 赵文斌;齐琳琳;何宏让;孙建华;;暴雨模拟中多普勒雷达径向速度变分同化的应用[J];气象科技;2010年01期
10 刘珍芳;梁卫芳;江敦双;;一次冬季降雪过程的多普勒雷达资料特征分析[J];海洋预报;2006年S1期
11 田秀霞;胡燕平;张敏;李根娥;白红霞;王颖;;一次罕见冰雹天气的多普勒雷达回波分析[J];河南气象;2006年02期
12 彭霞云;闵锦忠;周振波;高斌斌;;单多普勒雷达反演风场的质量控制[J];南京气象学院学报;2007年01期
13 吕博;吕丽;杨士恩;王春;韩风军;张鹏;;四维变分同化方法在台风风场分析中的应用[J];工程地球物理学报;2009年01期
14 李国静;徐幼平;成巍;程锐;顾春利;;一次大暴雨过程的多普勒雷达资料同化的敏感性试验[J];暴雨灾害;2009年02期
15 杨毅,邱崇践;多普勒雷达资料格点化方案的比较研究[J];干旱气象;2004年02期
16 毕旭;刘慧敏;赵榆飞;;陕北系列阵风锋天气过程分析[J];陕西气象;2008年02期
17 王丽荣;汤达章;胡志群;张艳刚;;多普勒雷达对华北春季强降水过程的动力学诊断[J];高原气象;2006年03期
18 李明元;张沪生;;黔北一次低涡切变系统单多普勒雷达资料分析[J];安徽农业科学;2010年09期
19 王芬;李腹广;杨静;胡兴炜;何海燕;;最优化处理法估测黔西南地区降水[J];贵州气象;2006年02期
20 庄薇;刘黎平;王楠;;新疆地区一次对流性降水的三维中尺度风场研究[J];应用气象学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 方桃妮;;金华几次冰雹天气过程CINRAD/SB雷达特征统计[A];第五届长三角气象科技论坛论文集[C];2008年
2 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
3 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
4 郑传新;;多普勒雷达资料在雷电灾害短时临近预报中的应用[A];中国气象学会2007年年会天气预报预警和影响评估技术分会场论文集[C];2007年
5 蒋大凯;韩江文;;东北南部强降雪天气的多普勒雷达产品特征[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
6 刘冬霞;郄秀书;冯桂力;;华北一次中尺度气旋的雷达观测与闪电活动特征分析[A];中国气象学会2008年年会大气物理学分会场论文集[C];2008年
7 田秀霞;;一次罕见冰雹天气的多普勒雷达回波分析[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
8 郑传新;;一次强雷击灾害天气过程的多普勒雷达资料分析[A];中国气象学会2006年年会“气象雷达及其应用”分会场论文集[C];2006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 李薇;金德镇;郑娇恒;崔莲;;单多普勒雷达在人工增雨中的应用[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 葛秀东;二级纸箱厂的生产管理[N];中国包装报;2005年
2 甄书秀;与你的供应商一块儿赚钱[N];中国质量报;2005年
3 黄强;微晶复合板熔块生产过程中的质量控制[N];广东建设报;2005年
4 刘风雷 张文波 祁鸣;外墙涂料及质量控制[N];建筑时报;2005年
5 齐艳丽 霍一夫 曹吉根;一家一本质量账 食品安全有保障[N];中国质量报;2007年
6 曾星夏文俊;加强交流 促进合作 共保安全[N];中国质量报;2007年
7 董若义 曲欣萍 刘光良 姜怀亮;山东强化普查质量控制[N];中国环境报;2008年
8 白毅;交流 分享 拓展[N];中国医药报;2008年
9 ;手机生产商应加强质量控制[N];人民邮电;2002年
10 中国注册会计师协会;质量控制(四)[N];财会信报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨毅;Doppler雷达资料同化技术研究[D];兰州大学;2007年
2 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
3 吴松锋;蛋白质组表达谱基本生物信息学研究及全蛋白质组等电点分布研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2005年
4 凌宁生;基于现代中药的胃肠安丸的系统研究[D];天津大学;2007年
5 李洪波;二级生产供应链中的革新及质量控制合作机制研究[D];重庆大学;2005年
6 冯锡钢;脑功能核磁共振成像的质量控制研究[D];第一军医大学;2005年
7 彭余华;沥青混合料离析特征判别与控制方法的研究[D];长安大学;2006年
8 彭巨光;现代设备工程监理方法研究[D];西北工业大学;2006年
9 邓红艳;基于保质设计的自动制图综合研究[D];解放军信息工程大学;2006年
10 李军红;冷轧带肋钢筋工艺的现代优化方法及质量控制[D];南昌大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 潘亮星;4100QB缸盖的铸造生产及质量控制[D];昆明理工大学;2005年
3 胡程立;图书质量控制研究[D];武汉大学;2005年
4 向群;核电站建设期间质量控制研究[D];华中科技大学;2005年
5 乔满辉;盐酸雷尼替丁原料工艺改进的研究[D];天津大学;2008年
6 周燕;冷链物流质量控制研究[D];兰州理工大学;2009年
7 季晋松;海洋平台项目群管线组质量控制[D];天津大学;2010年
8 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
9 刘力;工程项目质量控制研究与探讨[D];天津大学;2004年
10 连春霞;药物相互作用分析及中药的毛细管电泳分离分析[D];重庆大学;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978