PDF《热带风压场平衡特征及其对 GRAPES 系统中同化预报》

第39 卷第

6 期2015 年11 月大气科学Chinese Journal of Atmospheric Sciences Vol.

39 No.

6 Nov.

2015 王瑞春, 龚建东, 张林, 等. 2015. 热带风压场平衡特征及其对 GRAPES 系统中同化预报的影响研究 II:动力与统计混合平衡约束方案的应用 [J]. 大 气科学,

39 (6): 1225C1236. Wang Ruichun, Gong Jiandong, Zhang Lin, et al. 2015. Tropical balance characteristics between mass and wind fields and their impact on analyses and forecasts in GRAPES system. Part II: Application of linear balance equationCregression hybrid constraint scheme [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese),

39 (6): 1225C1236, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1412.14234. 热带风压场平衡特征及其对 GRAPES 系统中同化预报 的影响研究 II:动力与统计混合平衡约束方案的应用 王瑞春 1,

2 龚建东

2 张林

2 陆慧娟

2 1 南京信息工程大学大气科学学院,南京

210044 2 中国气象局数值预报中心,北京

100081 摘要研究 I 的结果表明:线性平衡方程(LBE)在热带地区不适用,而进一步改进方向是削弱 LBE 在该区域 的约束程度.本文以此为基础,在GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球变分同化系统 中引入动力与统计混合平衡约束方案.新方案在逐层求解 LBE 的基础上增加垂直方向的线性回归,回归系数随 纬度和高度变化.针对背景误差协方差的分析表明,新方案可以更好的保证独立分析变量间预报误差不相关的基 本要求,并大幅度减小热带地区平衡气压预报误差方差的量值和占总方差的比例.单点试验结果表明,与LBE 方案相比,新方案对中、高纬影响很小,但在热带地区成功实现了风、压场分析的解耦,两者分析更为独立.并且,虽未考虑具体波动模态,但新方案给出的风、压场协相关结构与研究 I 的理论分析结果相近.一个月的同化 循环与预报结果表明,引入新方案后,赤道外地区的同化预报效果为中性偏正,而热带地区风场的同化预报效果 显著提高,LBE 方案中平流层低层的风场同化预报异常被基本消除. 关键词 变分资料同化 平衡约束 线性平衡方程 线性回归 GRAPES (global/regional assimilation and prediction system) 文章编号 1006-9895(2015)06-1225-12 中图分类号 P456 文献标识码 A doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1412.14234 Tropical Balance Characteristics between Mass and Wind Fields and Their Impact on Analyses and Forecasts in GRAPES System. Part II: Application of Linear Balance EquationCRegression Hybrid Constraint Scheme WANG Ruichun1,

2 , GONG Jiandong2 , ZHANG Lin2 , and LU Huijuan2

1 School of Atmospheric Science, Nanjing University of Information Science &

Technology, Nanjing

210044 2 Numerical Weather Prediction Center of China Meteorological Administration, Beijing

100081 Abstract The results of Part I of this study show that the imposition of the Linear Balance Equation (LBE) in the tropics is not correct and additional steps should be taken to decouple the analysis of mass and wind fields. Based on the results in Part I, this paper developed a LBE-regression hybrid balance constraint in GRAPES (global/regional assimilation and prediction system) global variational data assimilation system. In the new scheme, after the calculation 收稿日期 2014-07-29;

网络预出版日期 2014-12-31 资助项目 公益性行业科研专项 GYHY201106008,中国气象局数值预报(GRAPES)发展专项,江苏省普通高校研究生科研创新计划项目 CXZZ13_0497 作者简介 王瑞春,男,1987 年出生,博士研究生,主要从事大气资料同化研究.E-mail: [email protected] 通讯作者 龚建东,E-mail: [email protected] ? ? 大? ? 气? ? 科? ? 学? Chinese Journal of Atmospheric Sciences