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东亚区域再分析资料在西北太平洋热带气旋模拟中的应用研究

潘裕山  
【摘要】:本文主要探讨高分辨率东亚区域再分析资料在西北太平洋2015年热带气旋模拟中的应用研究,主要研究热带气旋的路径、强度,以及登陆华南地区的热带气旋伴随的降水。通过使用Advanced Research Weather Research and Forecasting Model(WRF-ARW)中尺度模式和Gridpoint Statistical Interpolation(GSI)同化系统发展东亚区域再分析系统。本文以东亚区域再分析系统输出的高分辨率东亚区域再分析资料的初步结果(下文简称为EARS)为基础,以西北太平洋2015年热带气旋的路径和强度的模拟结果和登陆华南地区的热带气旋降水预报为研究对象,与全球广泛应用的美国环境预报中心再分析资料(NCEP),欧洲中期天气预报中心再分析资料(ERA-Interim),欧洲中期天气预报中心新一代再分析资料(ERA5),日本气象厅(JMA)55年再分析资料(JRA55)比较,同时与中国气象局(CMA)最佳路径数据集进行对比分析,得出的结果和结论如下:(1)EARS和NCEP,ERA-Interim,ERA5,JRA55全球再分析资料分别与CMA最佳路径数据集的22个西北太平洋热带气旋中心的平均距离偏差为20~140km,表明EARS和其它4套再分析资料可以准确地产生热带气旋路径。ERA5产生的热带气旋路径最好,JRA55、EARS和ERA-Interim次之,较差的为NCEP。当东亚区域再分析系统使用ERA5作为初始场和边界条件时,对热带气旋“Mujigae”路径的模拟基本与ERA5基本一致,模拟的路径更准确。东亚区域再分析系统模拟的热带气旋运动方向误差在发展和消亡阶段较大;当其使用ERA5作为初始场和边界条件时,模拟的热带气旋“Mujigae”运动方向误差得到改善。(2)东亚区域再分析系统具有更高的时空分辨率和合理的资料同化方案,可同化更精确的区域观测资料,对热带气旋近中心最大风速模拟能力较好,略优于ERA5,明显比JRA55、ERA-Interim、NCEP准确,可以更好地反映热带气旋强度和获得热带气旋精细化结构。(3)从东亚区域再分析系统以ERA5为初始场和边界条件(下文简称为:EARS(ERA5))和东亚区域再分析系统以ERA-Interim为初始场和边界条件(下文简称为:EARS(ERA-Interim))与中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据集(下文简称为:融合降水)计算的Threat Score(TS)评分来看,不同日期、不同的初始场和边界条件及不同的降水阈值对东亚区域再分析系统在华南热带气旋的降水预报会产生不同的影响。整体而言,EARS(ERA5)较EARS(ERA-Interim)对华南热带气旋的降水预报更准确。结合热带气旋的强度和登陆时间,EARS(ERA5)较EARS(ERA-Interim)对处于成熟阶段的华南热带气旋及登陆期间的降水预报更准确。(4)通过与欧洲中期天气预报中心新一代陆面再分析资料(ERA5-Land)对比分析,得出结果如下:不同降水阈值、不同日期都会影响EARS(ERA5)和ERA5-Land对华南热带气旋降水预报。EARS(ERA5)在热带气旋“Kujira,Linfa”生命期间对华南降水预报更准确,ERA5-Land在热带气旋“Mujigae”生命期间对华南降水预报更准确。不管是EARS(ERA5)还是ERA5-Land对处于成熟阶段的华南热带气旋的降水预报更准确。


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