PDF《热带风压场平衡特征及其对 GRAPES 系统中同化预报》

Wu et al., 2002;

Huang et al., 2009;

Kleist et al., 2009a) .王瑞 春等 (2012, 2014) 在将该方案应用于 GRAPES-VAR 的研究中也发现,统计得到的平衡约束在热带地区 要远小于 LBE,可以帮助减小虚假平衡问题. 然而, Kleist et al. (2009b) 基于 NCEP (National Centers for Environmental Prediction)变分同化系统 的研究指出,统计得到的平衡约束在中、高纬并不 如LBE 稳健.此外,统计方案只能考虑线性约束, 无法进一步向非线性扩展.因此,英国气象局和 ECMWF 在其变分同化系统中将平衡方程和统计方 案结合到一起,构造了动力与统计混合平衡约束方 案(以下简称 混合方案 ) (Lorenc et al., 2000;

Fisher,2003) .混合方案先逐层求解线性或非线性 平衡方程,并在此基础上引入垂直方向的回归统 计.平衡方程的使用保证了约束在中、高纬的稳健 性,并且还可以向非线性平衡方程扩展;

而统计模 块的引入可以减小平衡方程不适用地区的虚假平 衡(Barker et al., 2004) .鉴于混合方案具有取长补 短的优势,并有进一步升级的潜力,本文针对 GRAPES-VAR 的改进也选用该方案. 虽然统计方案与混合方案已有不少业务应用

6 期No. 6? 王瑞春等: 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 …… WANG Ruichun et al. Tropical Balance Characteristics between Mass and Wind Fields and Their Impact on … ? ? ?

1227 先例,但之前研究主要集中于方案的具体构造以及 业务性能评估上,而对方案减小热带虚假平衡问题 的内在机制缺乏详细讨论.变分同化中,平衡约束 主要是在针对 B 矩阵的物理变换, 即独立分析变量 的构造中引入的(Bannister, 2008) .LBE 应用于热 带时, 其虚假平衡问题对独立分析变量以及 B 矩阵 的构造究竟会产生什么样的不利影响,引入统计模 块后能否避免,目前国内外研究中鲜有这方面的详 细分析.此外,虽然统计方案与混合方案得到的热 带风、 压场约束远小于 LBE 给定的值, 但统计过程 中并未细化考虑不同赤道波动的影........