ATOVS微波资料同化对台风“鲶鱼”（2016）预报的影响

论文摘要

为比较不同卫星平台、不同微波资料及其组合同化对台风数值模拟的影响,本文选取2016年台风“鲶鱼”个例为研究对象,基于WRF模式和WRF-3DVAR同化系统,以FNL再分析资料为初始和边界条件,对ATOVS微波资料（AMSUA和MHS）进行了直接同化试验。设计5组同化试验,分别对台风登陆前60h的路径及强度预报、登陆后24h降水预报两方面内容展开同化对比研究。利用平均偏差、均方根误差、相关系数、TS评分等方法,通过分析模拟结果、初始场基本气象要素的调整以及各主要物理量场的同化增量,探讨了不同卫星平台、不同微波资料及其组合同化对台风路径及强度、降水模拟的影响机制。结果表明,在两个阶段的模拟过程中,资料同化对初始场温度、湿度、纬向风和经向风的最大调整幅度主要出现在高层500hPa以上,这可能与各卫星、传感器的探测特征有关。对台风登陆前60h模拟结果表明,对于台风路径的模拟,A15（仅同化NOAA15上的AMSUA资料）整体同化效果最好,M18（仅同化NOAA18上的MHS资料）仅在030小时内对路径有所改善。同时,各同化试验对台风强度的改进并不是很显著。其中对于最低气压的模拟,各试验模拟强度普遍偏弱,且未能模拟出台风强度的突变。除M18外其他各组同化试验均优于控制试验,其中A15同化效果最好。对于最大风速的模拟,同样A15表现最好。卫星资料同化通过调整温湿度、风场等基本要素,进而影响到500hPa位势高度场和风场、200hPa风场等大尺度环流形势,有效改进了台风的移动路径,暖心结构的调整与台风强度的变化也有较好的对应关系。对于台风登陆后降水的预报评估显示,各同化试验对24小时降水预报均有不同程度的改进。其中A15和M18同化效果最好,均方根误差分别下降23.23%和13.8%,均改进了4个降水量级的预报。TS评分结果表明,A15和M18对小雨量级的预报改进最为明显,而组合同化卫星平台或者传感器都对大于200mm的强降水预报有所改进。700hPa相对湿度、水汽通量和200hPa散度场的增量分布与降水的变化有着较为一致的对应关系,这表明卫星资料同化通过影响调整水汽条件和垂直运动条件,进而改善降水的预报。NOAA15上的AMSUA同化对于台风路径、强度及降水均有较好的模拟效果。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 卫星资料同化研究进展
•   1.3 微波资料同化研究进展
•   1.4 本文研究内容
• 第二章 资料及方法
•   2.1 WRF和 WRFDA介绍
•   2.2 三维变分（3DVAR）方法介绍
•   2.3 CRTM辐射传输模式
•   2.4 卫星资料介绍
•   2.5 卫星资料处理
•     2.5.1 稀疏化
•     2.5.2 质量控制
•     2.5.3 偏差订正
• 第三章 卫星资料同化对台风“鲶鱼”路径及强度预报的影响
•   3.1 台风个例简介
•   3.2 驱动数据和观测资料
•   3.3 试验设计
•   3.4 实况环流形势
•   3.5 卫星资料同化统计诊断
•     3.5.1 代价函数和梯度收敛情况
•     3.5.2 稀疏化后卫星观测资料分布
•     3.5.3 质量控制结果
•     3.5.4 偏差订正结果
•     3.5.5 观测残差平均值与均方差变化情况
•   3.6 路径与强度模拟结果分析
•     3.6.1 台风移动路径
•     3.6.2 强度分析
•   3.7 资料同化对初始场基本要素的调整
•   3.8 同化分析增量分析
•     3.8.1 海平面气压场
•     3.8.2 500hPa位势高度场
•     3.8.3 200hPa风场
•     3.8.4 500hPa相对湿度
•   3.9 同化对台风暖心结构的影响
•   3.10 本章小结
• 第四章 卫星资料同化对台风“鲶鱼”登陆降水预报的影响
•   4.1 试验设计
•   4.2 卫星资料同化统计诊断
•     4.2.1 代价函数和梯度收敛情况
•     4.2.2 稀疏化后卫星观测资料分布
•     4.2.3 质量控制结果
•   4.3 预报降水评估
•     4.3.1 24h累积降水分布情况
•     4.3.2 各时段模拟降水误差分析
•     4.3.3 关键区24h累积降水的量级预报TS评分
•   4.4 资料同化对初始场基本气象要素的调整
•   4.5 同化对水汽条件的影响
•     4.5.1 同化分析时刻（2712）水汽条件分析
•     4.5.2 预报第12 小时（2800）水汽条件分析
•   4.6 同化对垂直运动条件的影响
•   4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 主要结论
•   5.2 本文特色
•   5.3 存在问题及展望
• 参考文献
• 后记

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 龚俊强

导师: 刘朝顺

关键词: 台风鲶鱼,资料同化

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 华东师范大学

分类号: P407.7;P457.8

总页数: 87

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