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航空时间域电磁法回线源有限差分初始场计算

电波科学学报 2010年第2期25卷 259-264,404页

作者：许洋铖林君嵇艳鞠巩源峰关珊珊吉林大学仪器科学与电气工程学院/地球信息探测仪器教育部重点实验室吉林长春130025

针对时间域回线源航空电磁有限差分法初始场中双重贝塞尔函数的数值计算,通过分析回线积分法、宗量近似法和贝塞尔函数展开法的特点,提出将贝塞尔函数展开与小宗量近似相结合的混合法,并用共求解全部空间的初始电磁场,不仅计算速度快,... 详细信息

针对时间域回线源航空电磁有限差分法初始场中双重贝塞尔函数的数值计算,通过分析回线积分法、宗量近似法和贝塞尔函数展开法的特点,提出将贝塞尔函数展开与小宗量近似相结合的混合法,并用共求解全部空间的初始电磁场,不仅计算速度快,而且精度高,满足有限差分对计算时间和计算精度的要求,为计算全空间复杂地质异常体电磁响应奠定了基础。

关键词：时间域有限差分航空电磁法初始场回线源混合法

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初始场和长波辐射对气候模拟的影响

应用气象学报 2003年第3期14卷 266-276页

作者：沈元芳 F. Baer 王超中国气象科学研究院北京100081 Department of Meteorology 国家卫星气象中心北京100081

对CCM2 (T42L1 8)模式运行 1 0次 ,每次初始状态稍微变化。试验结果表明了CCM2模式对初始场的响应 ,1 0次运行长波辐射 (LWR)加热率的标准差在全球许多地方和谱的许多尺度上超过 1 0 %。相似的结果也可以从云和温度的计算结果中发现。从... 详细信息

对CCM2 (T42L1 8)模式运行 1 0次 ,每次初始状态稍微变化。试验结果表明了CCM2模式对初始场的响应 ,1 0次运行长波辐射 (LWR)加热率的标准差在全球许多地方和谱的许多尺度上超过 1 0 %。相似的结果也可以从云和温度的计算结果中发现。从CCM 2算法的 1 0次运行和应用CCM 2、MOR和NMC三种不同的LWR算法的 3次运行的试验比较中发现 ,不同LWR算法模式运行之间的变率比没有LWR算法变化的初始场作用大得多。在CCM2模式中 ,比较应用CCM 2、MOR和NMC三种不同的LWR算法的气候模拟 ,我们发现CCM 2和MOR的算法比较接近 ,而和NMC的差别较大。但三种不同的LWR算法 3次运行积分结果的平均值和不同算法间的绝对差值在全球许多地方和不同尺度上的差别都超过 1 0 % ,远远大于初始场对气候模拟的作用。

关键词：初始场长波辐射气候模拟加热率 CCM2模式 LWR算法天气预报数值预报

杭州湾三维悬浮泥沙输运模型初始场的伴随法反演研究

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海洋与湖沼 2020年第5期51卷 1025-1042页

作者：杜云飞张继才王道胜浙江大学海洋学院舟山316000 中国地质大学(武汉)海洋学院海洋地质资源湖北省重点实验室武汉430074 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

在悬沙输运的数值模拟中,初始场的准确给定至关重要。目前诸多确定初始场的方案均存在一定的缺陷,初始场的准确性有待进一步提高。本文基于一个三维悬沙输运伴随同化模型,通过孪生实验和实际实验,对模型初始场进行了伴随法反演研究。在... 详细信息

在悬沙输运的数值模拟中,初始场的准确给定至关重要。目前诸多确定初始场的方案均存在一定的缺陷,初始场的准确性有待进一步提高。本文基于一个三维悬沙输运伴随同化模型,通过孪生实验和实际实验,对模型初始场进行了伴随法反演研究。在孪生实验中,首先验证了初始场的相对重要性;其次,探讨了初始场的反演结果对优化算法、初始猜测值、卫星遥感数据数量、同化时间窗口宽度和背景流场误差的敏感性;最后,比较了伴随法和插值法重构初始场的能力。孪生实验结果表明:最速下降法对初始场的优化反演效果要优于三种共轭梯度法和有限记忆BFGS法;初始场的反演效果对初始猜测值、卫星遥感数据数量和背景流场误差不敏感,而对同化窗口宽度较为敏感;与插值法相比,伴随法是重构模型初始场更有效的手段。实际实验中,在杭州湾海域同化典型的小潮时期和大潮时期的GOCI卫星遥感资料所得表层悬沙浓度数据,优化反演了初始场。实际实验结果表明:数据同化后,得到了更符合实际的最优初始场,表明伴随法是实现初始场优化反演的有效手段。该研究对进一步改进悬沙输运模型的初始化方案具有一定的参考价值,也对其他数值模型的初始化方案具有一定的借鉴价值。

关键词：伴随同化悬沙输运模型初始场 GOCI

TRAMS_RUC_1 km模式初始场和侧边界方案的改进研究

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大气科学 2020年第3期44卷 625-638页

作者：徐道生陈德辉张邦林吴乃庚中国气象局广州热带海洋气象研究所区域数值预报重点实验室广州510640 中国气象局国家气象中心北京100081

本文从垂直分辨率、时间更新频率和要素完整性三个方面,对水平网格距为1 km的华南区域短时临近预报模式(TRAMSRUC1 km:Tropical Region Assimilation Model for South China SeaThe Rapid Update Cycle1 km)中的初始场和侧边界方案进行... 详细信息

本文从垂直分辨率、时间更新频率和要素完整性三个方面,对水平网格距为1 km的华南区域短时临近预报模式(TRAMSRUC1 km:Tropical Region Assimilation Model for South China SeaThe Rapid Update Cycle1 km)中的初始场和侧边界方案进行改进研究。首先选择一次华南飑线个例进行敏感性试验,研究结果表明:(1)提高初始场和侧边界的垂直分辨率以后,模式对飑线内部中小尺度对流系统引起的强降水中心的模拟结果明显更加接近实况,而增加中低层的垂直分辨率对预报的改进起到了主要作用。(2)将模式侧边界时间更新频率从6 h一次提高到1 h一次以后,模式侧边界要素场的逐小时剧烈变化信息可以比较完整的保留下来。在使用高时间分辨率的侧边界条件进行模拟时,粤西沿海地区的水汽辐合明显加强,这对原来模式预报飑线移速偏慢现象会有改善作用。(3)当模式侧边界条件具有较高的时空分辨率时,进一步补充垂直速度和云微物理变量的侧边界条件对于飑线模拟结果的影响并不明显。总的来说,提高初始场和侧边界的垂直分辨率以及增加侧边界更新的时间分辨率,对于区域高分辨率模式对这次华南飑线预报效果的改进具有重要意义,而忽略垂直速度和云微物理量的侧边界条件则是一种可以接受的简化。在个例研究的基础上,利用改进后的初、边界条件进行为期一个月(2019年4月份)的批量试验,评估结果表明新方案对于逐小时降水空间分布和日变化特征的模拟均有明显改善。

关键词：初始场侧边界垂直分辨率时间分辨率华南飑线

EnKF集合同化下黄海海雾数值确定性预报初始场构造方法的探究

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海洋与湖沼 2021年第6期52卷 1350-1364页

作者：郑青高山红中国海洋大学海洋与大气学院青岛266100 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室青岛266100

在黄海海雾的数值模拟中,EnKF(ensemble Kalman filter)是一种优于3DVAR(three-dimensional variational)的数据同化方法。研究发现,对EnKF初始场集合体采取常用的集合平均所产生的确定性预报初始场,会出现初始场中海雾在预报开始后就... 详细信息

在黄海海雾的数值模拟中,EnKF(ensemble Kalman filter)是一种优于3DVAR(three-dimensional variational)的数据同化方法。研究发现,对EnKF初始场集合体采取常用的集合平均所产生的确定性预报初始场,会出现初始场中海雾在预报开始后就迅速消失以及接下来海雾难以生成的异常现象。通过详细的海雾个例研究,清晰地揭示并解释了此现象,指出这是集合平均造成初始场中云水与温度湿度之间存在不协调关系所导致的后果,并提出了一种择优加权平均方法来取代常用的集合平均。研究结果表明,海雾确定性预报采用择优加权平均所构建的初始场,可以消除上述异常现象,显著改进海雾模拟效果。

关键词：黄海海雾 EnKF集合同化确定性预报初始场变量协调性

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初始场对暴雨数值预报的影响及集合预报试验

气象科学 2010年第5期30卷 650-656页

作者：张立凤罗雨解放军理工大学气象学院南京211101

以2003年7月3日至4日发生在淮河流域的暴雨过程为例,利用AREM模式,分析了初始场对暴雨预报的影响,提出了暴雨预报中初始场不确定性包含的两层含义,一是被常规观测遗漏的中小尺度信息误差;另一个则是随着环流变化造成的信息误差的不确定... 详细信息

以2003年7月3日至4日发生在淮河流域的暴雨过程为例,利用AREM模式,分析了初始场对暴雨预报的影响,提出了暴雨预报中初始场不确定性包含的两层含义,一是被常规观测遗漏的中小尺度信息误差;另一个则是随着环流变化造成的信息误差的不确定性。并针对着初始场的不确定性,设计了一种初值集合预报的方法,它包含了经典的集合预报方法MCF、LAF、BGM的思想。用这种方法进行了集合预报试验,结果表明:集合平均预报的预报技巧高于24 h控制预报,集合预报还可给出降水概率预报、离散度等产品为暴雨可预报性的评估提供参考。

关键词：暴雨初始场数值预报集合预报

不同初始场对一次西北地区暴雨影响的数值模拟研究

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高原气象 2021年第2期40卷 333-342页

作者：韩子霏隆霄王思懿魏倩陈晓燕兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 兰州中心气象台甘肃兰州730000

利用WRF3.8.1模式研究了GRAPESGFS、FNL和ERA-interim三种资料形成的不同初始场对2017年8月6-7日西北地区一次暴雨过程模拟结果的影响。此次暴雨是由于南亚高压和高空急流的加强,副热带高压西伸北抬,偏东风低空急流和低空切变线的发生... 详细信息

利用WRF3.8.1模式研究了GRAPESGFS、FNL和ERA-interim三种资料形成的不同初始场对2017年8月6-7日西北地区一次暴雨过程模拟结果的影响。此次暴雨是由于南亚高压和高空急流的加强,副热带高压西伸北抬,偏东风低空急流和低空切变线的发生发展造成;三种资料中只有GRAPESGFS资料中可以分析出偏东风低空急流,这可能是导致模拟的降水分布出现差异的主要影响系统。以三种资料作为初始场模拟的环流演变特征在中低层具有一定的差异,500 hPa层GRAPESGFS资料的模拟结果在甘肃中南部地区为一深槽,FNL资料的为一尺度较小的闭合低压,而ERA-interim资料模拟的低值系统不明显;三种资料均可以模拟出700 hPa偏东风低空急流和气旋式环流,强度略有差异。三种资料形成的初始场模拟的降水分布特征方面差异明显,从强降水中心位置和区域平均降水率变化特征来看,FNL资料形成的初始场模拟效果最好;从TS评分等评估指标来看,GRAPESGFS资料形成的初始场模拟效果最好,但是20 mm量级以下空报率相对较大;ERA-interim资料的模拟效果最差。

关键词：西北地区初始场数值模拟暴雨

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PM_(2.5)传输模型的初始场优化

环境科学与技术 2017年第12期40卷 63-68页

作者：申友利张春华林明裕李宁张少峰国家海洋局北海海洋环境监测中心站广西北海536000 大连交通大学理学院辽宁大连116028

根据PM_(2.5)的传输特征,利用伴随同化技术建立了PM_(2.5)伴随同化模型。将此模型应用于中国大陆地区,对PM_(2.5)初始场进行优化研究。根据中国各大城市在PM_(2.5)污染情况,设置了华北、华东地区呈开口向下的椭圆抛物曲面和西部地区呈... 详细信息

根据PM_(2.5)的传输特征,利用伴随同化技术建立了PM_(2.5)伴随同化模型。将此模型应用于中国大陆地区,对PM_(2.5)初始场进行优化研究。根据中国各大城市在PM_(2.5)污染情况,设置了华北、华东地区呈开口向下的椭圆抛物曲面和西部地区呈开口向上的椭圆抛物曲面这2种模型的初始分布,并利用PM_(2.5)伴随同化模型对其进行优化。实验结果表明,代价函数、观测点处绝均差、优化结果与给定分布的绝均差均有明显下降,优化结果也非常接近给定分布,说明该模型能够合理有效地对初始场进行优化。同时,对2种给定分布的优化情形对比分析猜测,有效观测点个数不足可能是导致优化结果不够理想的原因。为此设计了减少非有效观测点个数和增加有效观测点比例2组敏感性实验,发现有效观测点所占比例越大,优化效果越好。该研究为以后PM_(2.5)的准确模拟打下了基础。

关键词：伴随同化初始场有效观测

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一种数值模式初始场垂直插值方案的误差分析

高原气象 1990年第4期9卷 418-423页

作者：邓爱军卢敬华成都气象学院

本文对数值模式计算中的初始场进行了误差分析。采用了反复多次利用Lagrange插值和反插值的逐步订正方案,使得等压面上的原始资料插值到等σ面上后形成的初始场具有最小误差。结果表明,所采用的初值化方案收敛较快,形成的初始场精度较高。

关键词：数值模式初始场垂直插值误差