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不同导风系统的云迹风资料及其在台风预报中同化应用的对比分析

河惠卿  
【摘要】: 西太平洋是全球热带气旋发生频率最高的海域,特别是东亚地区的中国和韩国都是受台风影响较为严重的国家。过去由于在海洋上的观测资料不足,对台风登陆前的研究十分有限。而近几年,云迹风等一系列高时空分辨率的气象卫星的非常规资料弥补了海洋上观测资料不足,特别是利用同化方法把非常规资料应用到模式中,可以有效地改善对台风路径的数值预报。 本文首先通过不同导风系统的云迹风资料的对比、云迹风资料和探空风资料的对比,得到CWIS(cloud motion wind inferring system developed by NUIST)云迹风资料的误差特征。然后利用WRF模式的三维变分同化系统将CWIS云迹风资料引入模式,进行台风数值模拟试验和诊断分析,研究了云迹风资料在模式模拟中对台风预报的影响,并对比分析不同导风系统得到的云迹风资料的数值模拟差异。本研究可为提高台风的预报效果提供线索。主要得到以下结果: 1.通过对比CWIS、NSMC(中国气象局国家卫星中心)和JMSC(日本气象卫星中心)云迹风资料,并将这三种云迹风资料与探空风进行比较,评价了CWIS云迹风资料。CWIS的风速与JMSC、RAOB之间有较好的一致性,而CWIS的风向相对于NSMC、JMSC和RAOB差异较大。虽然CWIS存在一些误差,但CWIS云迹风资料可以较好地描述天气形势。 2.同化CWIS单通道的云迹风资料以及同时同化两个通道的云迹风资料对2005年第9号台风“麦莎”的路径预报有明显的改善作用,其中同时同化两个通道(时间间隔为3小时)的路径预报模拟结果更好。 3.CWIS、NSMC和JMSC云迹风资料对2005年第15号台风“卡努”路径预报都有不同程度的改善,减小的平均误差分别为49%、19%和39%。并且3小时间隔的云迹风资料模拟出的台风路径非常接近实况。GTS(探空,地面)资料模拟对台风路径预报出现负面现象,但是合并云迹风资料后,能改进其对台风路径的预报,尤其是合并JMSC云迹风资料后的同化结果比单独同化JMSC云迹风资料和GTS资料的模拟更好。同时同化各云迹风资料和GTS资料减小的平均误差分别为26%、15%和50%。 4.通过对台风2005年第14号“彩蝶”引发的特大暴雨的分析,发现此次暴雨在台风的倒槽内有中尺度对流云团产生。模式的降水预报中,从综合降水范围、中心位置和中心强度来看,云迹风资料对台风降水中心和强度都有较好的模拟能力。 5.积云对流参数化方案在模式模拟台风“彩蝶”路径的影响较大。与Betts-Miller-Janjic(BMJ)方案相比,Kain-Fritcz(KF)方案能够更好地模拟出台风路径。使用KF方案时,选择微物理方案对于台风路径有更好的模拟结果。其中,Ferrier、WSM6和Lin方案非常接近于实况。JMSC云迹风资料在不同模式参数化方案中对台风预报的影响也有明显的差异,在KF方案中,只有选用Kessler方案时,同化云迹风资料才有比控制试验更好的结果。而在BMJ方案中,选用任何微物理方案,同化云迹风资料都比控制试验的结果好。


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