检索结果-南通市图书馆

一个有限区格点模式的两种并行算法性能分析比较

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计算机应用 2002年第9期22卷 36-39页

作者：朱政慧薛纪善国家气象中心数值室北京100081 中国气象科学院北京100081

并行算法的设计在气象天气预报模式的开发中是至关重要的。由于当前高性能计算领域多节点多处理器的分布 /共享式并行计算机的发展 ,气象模式的最优并行算法设计成为研究重点。在IBMSP并行机上开发建立了新的并行有限区同化预报系统。... 详细信息

并行算法的设计在气象天气预报模式的开发中是至关重要的。由于当前高性能计算领域多节点多处理器的分布 /共享式并行计算机的发展 ,气象模式的最优并行算法设计成为研究重点。在IBMSP并行机上开发建立了新的并行有限区同化预报系统。介绍了并行模式的纯MPI方案及OpenMP/MPI混合编程方案的设计原则 ,分析比较了两种方案的并行性能。

关键词：有限区格点模式并行算法性能分析计算机区域天气预报模式系统

物理过程参数化方案对中尺度暴雨数值模拟影响的研究

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气象学报 2003年第2期61卷 203-218页

作者：陈静薛纪善颜宏中国气象科学研究院世界气象组织

利用中尺度非静力MM 5模式和中国 2 0 0 1年 8月的 4个暴雨个例 ,研究了非绝热物理过程对中国暴雨动力和热力场预报的影响 ,深入分析了对流参数化方案在中尺度暴雨预报中的作用 ,讨论了利用模式扰动方法开展中国暴雨集合预报的可行性。... 详细信息

利用中尺度非静力MM 5模式和中国 2 0 0 1年 8月的 4个暴雨个例 ,研究了非绝热物理过程对中国暴雨动力和热力场预报的影响 ,深入分析了对流参数化方案在中尺度暴雨预报中的作用 ,讨论了利用模式扰动方法开展中国暴雨集合预报的可行性。结果表明 ,在短期数值预报中 ,非绝热物理过程对高度场预报影响较小 ,但边界层方案和对流参数化方案对产生暴雨的 3个基本条件即水汽通量散度、垂直速度、不稳定层结的影响很明显。不同对流参数化方案所预报的中尺度热力、动力场离差的结构特征与所预报降水的离差特征相似 ,且主要是在模式积分初期迅速增加 ,其后即趋于稳定。对中国热力场较均匀的暴雨过程 ,可以通过扰动模式的边界层和对流参数化方案。

关键词：暴雨中国 2001年8月物理过程动力场热力场暴雨预报数值模拟水汽通量

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GRAPES的新初始化方案

气象学报 2019年第2期77卷 165-179页

作者：刘艳薛纪善中国气象局数值预报中心北京100081 国家气象中心北京100081 中国气象科学研究院北京100081

四维变分同化由于引入预报模式作为一项约束,理论上它的分析场已经具有较好的平衡性,但实施时还会有诸多因重力波导致的高频振荡过程,因此,四维变分同化(4DVar)分析仍需要初始化。文中描述了GRAPES全球四维变分同化系统(GRAPES-4DVar)... 详细信息

四维变分同化由于引入预报模式作为一项约束,理论上它的分析场已经具有较好的平衡性,但实施时还会有诸多因重力波导致的高频振荡过程,因此,四维变分同化(4DVar)分析仍需要初始化。文中描述了GRAPES全球四维变分同化系统(GRAPES-4DVar)的新初始化方案的科学设计、公式演绎以及试验结果。GRAPES-4DVar的新初始化方案采用数字滤波方案作为代价函数的一项约束控制重力波引发的不平衡结构,约束强加在分析增量上与极小化迭代过程同步进行。新的初始化方案是变分同化系统的一部分,数字滤波的积分时间与4DVar的同化时间窗一致,不会对4DVar产生额外的计算资源消耗;并能适应长时间窗的同化,不会因为时间窗的延长而削弱慢波过程。新初始化方案中,模式轨迹的光滑程度可在变分同化中通过重力波控制项的权重系数方便控制。GRAPES全球四维变分同化的理想和循环同化批量试验都表明,在四维变分同化中,重力波的控制依然非常重要,具有初始化的GRAPES试验,无论分析还是预报技巧都较无初始化的有明显优势。与以前分析和滤波独立实施的旧初始化方案相比,新方案的分析和预报效果略优,同时有效地节省循环同化系统的运行时间,这对四维变分同化来说非常重要。

关键词：初始化数字滤波四维变分同化 GRAPES

COSMIC资料在GRAPES全球三维变分同化系统的初步研究

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热带气象学报 2009年第5期25卷 521-531页

作者：唐细坝薛纪善中国气象科学研究院北京100081

利用COSMIC获得的GPS无线电掩星数据所反演得到的大气温湿度廓线资料,在GRAPES全球三维变分同化系统中做连续循环同化试验,研究了加入COSMIC资料后得到的GRAPES分析场及其5天中期预报是否有所改善。研究结果表明:通过加入COSMIC资料连... 详细信息

利用COSMIC获得的GPS无线电掩星数据所反演得到的大气温湿度廓线资料,在GRAPES全球三维变分同化系统中做连续循环同化试验,研究了加入COSMIC资料后得到的GRAPES分析场及其5天中期预报是否有所改善。研究结果表明:通过加入COSMIC资料连续循环同化得到的分析场,相对原来没有加COSMIC资料连续同化出来的GRAPES分析场有明显改善,由此GRAPES全球模式全球5天中期预报水平有明显提高,其中加入没有稀疏化后COSMIC资料对南半球GRAPES分析场的改善以及GRAPES全球模式5天中期预报水平的提高都比较显著;加入稀疏化后的COSMIC资料对北半球GRAPES分析场的改善以及GRAPES全球模式5天中期预报水平的提高都有比较显著的效果。

关键词：数值预报 COSMIC资料同化 GPS无线电掩星 GRAPES全球三位变分同化系统

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弱频散条件下大气运动的非线性演变过程

气象学报 1993年第2期51卷 248-252页

作者：薛纪善郭秉荣广东省热带海洋气象研究所广州510080 武汉大学数学系 430072

研究非线性过程对大气运动影响的一个常用方法是在一定条件下,将大气运动力学方程化为一些熟知的典型非线性演变方程,再利用数学中已有的结果进行讨论。Long、Redekopp等从地转涡度方程出发,证明了迭加在带状切变气流中的长的Rossby波... 详细信息

研究非线性过程对大气运动影响的一个常用方法是在一定条件下,将大气运动力学方程化为一些熟知的典型非线性演变方程,再利用数学中已有的结果进行讨论。Long、Redekopp等从地转涡度方程出发,证明了迭加在带状切变气流中的长的Rossby波的演变可以用著名的Kdv方程来描述。

关键词：弱频散条件大气运动非线性演变

“5.24”华南中尺度暴雨系统结构的数值模拟分析

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热带气象学报 2002年第4期18卷 302-308页

作者：闫敬华薛纪善广州热带海洋气象研究所广东广州510080 中国气象科学研究院北京100081

对华南暴雨试验期一次造成华南沿海特大暴雨的锋面过程进行了高分辨数值模拟,并从不同侧面分析了该中尺度系统的结构特征和成因。本文的模拟分析表明,此次中-b尺度暴雨云团系统发生在锋面中尺度切变线附近,水平尺度小于100 km,是华南锋... 详细信息

对华南暴雨试验期一次造成华南沿海特大暴雨的锋面过程进行了高分辨数值模拟,并从不同侧面分析了该中尺度系统的结构特征和成因。本文的模拟分析表明,此次中-b尺度暴雨云团系统发生在锋面中尺度切变线附近,水平尺度小于100 km,是华南锋面暴雨的一种典型结构。系统发生在地面锋线区域,近地层有中尺度辐合扰动,高层200 hPa附近有强的中尺度辐散,中间各层为准无辐散。200 hPa以下各层有深厚的强上升运动,最强在中层,其中在700 hPa附近有明显的补偿下沉运动。中-b尺度的强上升运动使云系发展至200 hPa以上。系统有一定的暖心结构,有别于中纬系统,也有利于层结呈准中性。湿位涡分析表明系统发展的因子是:① 切变线扰动附近层结呈近中性;② 近地层能量锋特征明显;③ 扰动附近中低层有强的风垂直切变。这三个因子的正效应相迭加,导致了本中-b尺度系统的发展。

关键词：中尺度暴雨系统结构切变红成因数值模拟层结华南地区

Progresses of Researches on Numerical Weather Prediction in China: 1999-2002

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Advances in Atmospheric Sciences 2004年第3期21卷 467-474页

作者：薛纪善 Chinese Academy of Meteorological Sciences Beijing 100081

The recent progresses in the research and development of (NWP) in China are reviewed in this paper. The most impressive achievements are the development of direct assimilation of satellite irradiances with a 3DVAR (three-dimentional variational) data assimilation system and a non-hydrostatic modei with a semi-Lagrangian semi-implicit scheme. Progresses have also been made in modei physics and modei application to precipitation and environmental forecasts. Some scientific issues of great importance for further development are discussed.

关键词： progress numerical weather prediction three-dimentional variational semi-Lagrangian semi-implicit

GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统Ⅰ:系统设计及初步试验

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气象学报 2011年第4期69卷 620-630页

作者：庄照荣薛纪善李兴良国家气象中心北京100081 中国气象局数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

集合卡尔曼滤波资料同化方法,可以用集合样本统计出随天气形势变化的误差协方差,是当前资料同化领域的研究热点。主要介绍了GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统的设计以及初步的试验结果。针对集合卡尔曼滤波同化实际观测资料难以实施的... 详细信息

集合卡尔曼滤波资料同化方法,可以用集合样本统计出随天气形势变化的误差协方差,是当前资料同化领域的研究热点。主要介绍了GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统的设计以及初步的试验结果。针对集合卡尔曼滤波同化实际观测资料难以实施的问题,采用成批观测同化的顺序同化方法进行多变量的集合卡尔曼滤波同化;为了滤除有限集合数造成的误差相关噪音和缓解求逆矩阵不满秩的问题,在水平和垂直方向都采用了Schur滤波;建立了与GRAPES预报模式的垂直坐标和预报变量一致的模式面集合卡尔曼滤波系统;集合样本的生成考虑了模式变量的空间相关和模式变量之间的相关,通过利用三维变分分析中的控制变量变换得到模式变量扰动场。通过比较GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统和GRAPES区域三维变分资料同化系统的单点观测资料同化分析结果,对比背景误差相关系数的分布,验证了GRAPES集合卡尔曼滤波系统的正确性。此外,同化区域探空观测资料试验结果表明,GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统能够得到合理的分析,并且具有实际运行能力。对分析结果进行12h预报表明,GRAPES集合卡尔曼滤波资料同化系统的分析协调性不如三维变分资料同化系统。

关键词：资料同化集合卡尔曼滤波背景误差协方差

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多普勒雷达四维变分分析系统概述

热带气象学报 2004年第1期20卷 1-13页

作者：顾建峰薛纪善颜宏中国气象科学研究院 World Meteorological Organization

NCAR(NationalCenterforAtmosphericResearch)在1990年代发展起来的多普勒雷达四维变分分析系统(Thefour-dimensionalVariationalDopplerRadarAnalysisSystem,简称VDRAS),采用四维变分(4D-VAR)资料同化技术和云尺度数值模式及其伴随模式,利用单部或多部多普勒雷达观测资料,反演对流尺度风暴的动力结构和微物理结构,包括三维风场、温度场、气压场和微物理量场。本文介绍了VDRAS的基本原理、个例试验和实时运行等概况,旨在随着我国新一代天气雷达建设的逐步完成,为应用我国新一代天气雷达的观测资料,开展4D-VAR方法的研究和应用提供一些参考或借鉴。

关键词：多普勒雷达四维变分资料同化