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风压平衡关系对高分辨率区域模式地面资料同化的影响分析

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气象学报 2024年第5期82卷 645-658页

作者：丁伟钰万齐林薛纪善和杰王洪中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510640

随着模式分辨率的提高,数值模式可分辨的短波信息增加,以地转平衡为基础的风压平衡约束关系不能完全满足低纬度地区及对流尺度高分辨率模式资料同化的需求。提出了基于多重网格方法构建1 km分辨率数值模式变分同化风压平衡约束关系的方... 详细信息

随着模式分辨率的提高,数值模式可分辨的短波信息增加,以地转平衡为基础的风压平衡约束关系不能完全满足低纬度地区及对流尺度高分辨率模式资料同化的需求。提出了基于多重网格方法构建1 km分辨率数值模式变分同化风压平衡约束关系的方案,基于CMA-MESO (China Meteorological Administration Mesoscale Model)三维变分(Three-Dimensional Variational Data Assimilation,简称3DVAR)和1 km分辨率中尺度区域模式开展了单点同化试验和典型个例分析。单点同化试验表明,气压和风的同化结果在没有平衡约束关系条件下比线性平衡约束下更接近观测。地面自动气象站观测资料同化试验表明新风压平衡约束关系将明显增加模式低层几十千米尺度的分析增量,其次是增加100—200 km尺度的分析增量。新风压平衡约束试验的同化分析增量相对于线性平衡约束的对照试验可以给出更多的增量中心位置,更好描述低层水汽辐合,对模式初始0—3 h降水、0—6 h地面10 m风和地面气压的模拟有改进。研究表明在大尺度风压平衡约束的基础上增加局地无风压平衡约束的订正,可以提高对流尺度天气系统地面短波信息的同化能力,改进高分辨率模式短时临近预报。

关键词：高分辨率区域模式同化多重网格方法风压平衡约束

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探空气球漂移及其对数值预报影响的研究

应用气象学报 2005年第4期16卷 518-526页

作者：刘红亚薛纪善沈桐立庄世宇朱国富南京信息工程大学南京210044 中国气象科学研究院北京100081

为了考察探空资料随高度的漂移对高分辨率数值预报模式的影响,充分发掘探空资料的应用价值,根据探空资料的探测原理,设计定位方案,计算出了各气压层上探空气球所处的实际位置。对位置订正前后的资料分别用3D-VAR系统进行同化,将同化结... 详细信息

为了考察探空资料随高度的漂移对高分辨率数值预报模式的影响,充分发掘探空资料的应用价值,根据探空资料的探测原理,设计定位方案,计算出了各气压层上探空气球所处的实际位置。对位置订正前后的资料分别用3D-VAR系统进行同化,将同化结果作为WRF模式的初始场进行数值预报并对预报效果进行对比分析。结果表明:探空气球在施放过程中的漂移距离远远超过目前数值模式可取的水平分辨率;所设计的探空气球定位方案对水平分辨率为10km×10km的数值预报模式基本是可用的;总的来讲,位置订正对分析增量场的改变与原分析增量场相比小一个量级。模式预报结果显示,探空资料的定位使降水预报效果得到了改善。研究表明,将各气压层上探空资料订正到实际位置对高分辨率数值预报模式的预报效果有一定程度的正面影响,但仍需要更多的个例来验证。

关键词：探空资料定位 3D-VAR 对比分析数值预报模式探空气球漂移距离水平分辨率定位方案预报效果

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中国气象数值预报系统技术创新研究

中国气象科学研究院年报 2002年第1期 14-17页

作者：薛纪善陈贤徐国强

项目启动以来,经过课题组成员一年半卓有成效的努力工作,各课题都按照项目专家组批准的年度计划,顺利开展了研究工作.

关键词：中国气象数值预报三维变分同化系统区域中尺度中期天气预榴

雷达反射率因子在中尺度云分辨模式初始化中的应用Ⅱ:数值模拟试验

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气象学报 2007年第6期65卷 906-918页

作者：刘红亚徐海明薛纪善胡志晋沈桐立南京信息工程大学南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

将反演的云微物理量和垂直速度采用"牛顿连续松弛逼近"(Nudging)技术应用到GRAPES模式中,对一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟。通过设计不同的试验方案,分别对水汽、液态水和垂直速度对Nudging效果以及预报结果的影响进行了考察。研究... 详细信息

将反演的云微物理量和垂直速度采用"牛顿连续松弛逼近"(Nudging)技术应用到GRAPES模式中,对一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟。通过设计不同的试验方案,分别对水汽、液态水和垂直速度对Nudging效果以及预报结果的影响进行了考察。研究发现,采用Nudging初始化方法,可使背景场与观测反演资料相协调,实现了模式中对流的热启动,模式预报的开始时刻就产生降水,缩短Spin-up时间。水汽对降水至关重要,对降水的强度和持续时间都有重要影响;云水、雨水和垂直速度决定了初始时刻对流的强弱分布并产生降水;水平风场决定了系统的移动方向,对预报降水的落区有重要影响。模式比较成功地模拟了6 h的降水过程,中尺度天气系统的时空特征比较明显,对流中心上升速度最大值约2.0 m/s,云水含量400 hPa以上较大,最大值约1.5 g/kg,雨水含量500 hPa以下较大,最大约3.0 g/kg,底层辐合高层辐散。反演资料对降水的影响随预报时间的增加而减弱,预报1 h之内反演资料有明显影响,3 h之后的预报则主要依赖模式自身。鉴于仅使用一部雷达资料的反射率因子资料,雷达资料没有覆盖整个模式区域,天气系统被截断,反演和同化过程还采用了一些经验参数方法等原因,数值模拟结果与雷达观测之间还存在一定的差异,有待于更深入的研究。

关键词：雷达 Nudging 邻近预报云模式热启动

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新一代气象数值预报模式系统研究开发取得丰硕成果

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中国气象科学研究院年报 2003年第1期 6-10页

作者：薛纪善陈德辉陈贤中国气象科学研究院数值中心

新一代气象数值预报模式系统(GRAPES)的研究开发取得丰硕成果,几项核心的研究均已取得突破:(1)主攻我国数值预报的资料空缺问题,卫星、雷达资料在数值预报中的定量应用技术取得突破.

关键词：气象数值预报系统研究成果核心模式突破

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热带大气中的地形强迫运动

热带气象 1984年 70-83页

作者：薛纪善王志明广东热带海洋气象研究所

本文研究了在基本气流无切变和有切变的情况下地形对低伟大气大尺度定常运动的影响。从赤道β平面的线性化正压原始方程出发,求得一个解析形式的地形影响函数。对它的分析表明:大气的受迫运动不仅取决于越过山脉的基本气流的方向,而且... 详细信息

本文研究了在基本气流无切变和有切变的情况下地形对低伟大气大尺度定常运动的影响。从赤道β平面的线性化正压原始方程出发,求得一个解析形式的地形影响函数。对它的分析表明:大气的受迫运动不仅取决于越过山脉的基本气流的方向,而且还与山脉所处的纬度以及山脉的尺度有关。当适度的西风越过山脉时,会在背风侧形成地形槽。在线性模式中,基本气流的东西风切变对地形强迫波的经向伸展范围起限制作用。利用本文的模式,对东南亚近赤道地区的气压场和流场进行模拟,其结果与观测事实定性一致。最后,本文还讨论了越赤道气流通道的形成机制。

关键词：基本气流西风切变山脉地形槽低压槽越赤道气流热带大气

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华南前汛期低空急流的诊断分析

热带气象 1985年第2期 121-128页

作者：汪永铭薛纪善广东省气象台广东省热带海洋气象研究所

本文分析了华南前汛期低空急流与暴雨落区的统计关系,低空急流附近的涡度、散度与垂直速度的分布特征以及相关联的天气过程,指出造成暴雨的次天气尺度或中尺度系统与低空急流虽有密切的关系,但却是相对独立的.低空急流附近的散度场与垂... 详细信息

本文分析了华南前汛期低空急流与暴雨落区的统计关系,低空急流附近的涡度、散度与垂直速度的分布特征以及相关联的天气过程,指出造成暴雨的次天气尺度或中尺度系统与低空急流虽有密切的关系,但却是相对独立的.低空急流附近的散度场与垂直环流主要取决于这类系统的活动。在不同的天气形势下这类系统的不同活动特点,造成暴雨区与低空急流间几类不同的配置关系.

关键词：低空急流前汛期暴雨落区急流轴诊断分析散度场暴雨区中尺度系统天气尺度涡度

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风廓线雷达资料质量控制及其同化应用

气象学报 2015年第1期73卷 159-176页

作者：张旭斌万齐林薛纪善丁伟钰李昊睿中国气象局/广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 中国气象科学研究院北京100081

为更好地同化风廓线雷达观测资料开展了相应的质量控制与同化应用研究。针对2013年5月广东地区13部风廓线雷达的观测数据,采用经验正交函数(EOF)分析方法对其进行质量控制。相比原始观测,经过质量控制的风场提高(降低)了来自时空大(小)... 详细信息

为更好地同化风廓线雷达观测资料开展了相应的质量控制与同化应用研究。针对2013年5月广东地区13部风廓线雷达的观测数据,采用经验正交函数(EOF)分析方法对其进行质量控制。相比原始观测,经过质量控制的风场提高(降低)了来自时空大(小)尺度的贡献,较好地滤除了小尺度高频脉动,也较好地保留了大尺度平均状态与局地中小尺度系统的共同影响,并且更加接近ECMWF再分析场。此外,还对质量控制后的数据进行了垂直稀疏化。分别计算了质量控制前、后风廓线雷达观测与NCEP6 h预报场的差值,对比差值的特征发现,经过质量控制的数据的观测增量更好地满足了高斯分布与无偏假设。针对一个实际天气个例,基于GRAPES 3D-Var同化系统,分析了质量控制后的风廓线雷达资料对模式分析与预报的影响。试验表明,在循环同化过程中加入风廓线雷达资料可以更好地描述模式初始场低层风场的特征,从而对强降水的位置与强度做出更好的预报。针对2013年5月的批量试验表明,同化风廓线雷达资料使短期降水预报有明显的改善。

关键词：风廓线雷达质量控制变分资料同化

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高效精练渗透剂性能分析

染整技术 2009年第11期31卷 38-39,54页

作者：刘昭雪浙江稽山印染有限公司浙江绍兴312046

高效精练渗透剂具有较强的渗透、分散、润湿以及一定的精练辅助作用,主要应用于前处理工序,能减少助剂用量,提高精练效果,可从其耐酸性、耐碱性、沉降时间以及精练效果等方面对高效精练渗透剂性能进行分析和合理优选。

关键词：精练渗透剂前处理