线性化物理过程对GRAPES 4DVAR同化的影响

论文摘要

线性化物理过程能够改善四维变分同化中极小化收敛的稳定性和增加极小化过程中对大气物理过程和动力更加精确的描述,它是四维变分同化中非常重要的一部分。通过在GRAPES全球模式中研究线性化物理过程,尤其是两个湿线性化物理过程,改善切线性模式预报精度,来提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。线性化物理过程的开发首先需要简化原非线性化物理过程中的强非线性项,然后对线性化物理过程进行规约化,以抑制切线性扰动的异常增长。目前GRAEPS全球模式中的线性化物理过程主要包括次网格尺度地形参数化、垂直扩散、积云深对流和大尺度凝结。线性化物理过程预报精度的检验方法是通过选择合适大小的初始扰动(同化分析增量),来比较非线性模式和切线性模式中的扰动演化的纬向平均误差。然后以绝热版本的切线性模式为基础,通过冬、夏两个个例试验来分别检验4个线性化物理过程的12 h预报效果。试验结果表明,通过添加次网格地形参数化和垂直扩散两个干线性化物理过程方案,可以有效抑制住绝热版本切线性模式低层扰动的异常增长,大幅度改善切线性模式预报效果。通过添加积云深对流和大尺度凝结两个湿线性化物理过程,可以在热带区域和中、高纬度地区提高切线性模式中湿变量和温度变量的近似精度,提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。

论文目录

• 1 引 言
• 2 线性化物理过程
•   2.1 非线性物理过程
•   2.2 线性化物理过程
•     2.2.1 次网格尺度地形参数化
•     2.2.2 垂直扩散
•     2.2.3 积云深对流
•     2.2.4 大尺度凝结
• 3 切线性物理过程的分析和诊断
•   3.1 试验设计
•   3.2 线性化物理过程的诊断方法
•   3.3 干线性化物理过程的切线性模式预报影响
•   3.4 湿线性化物理过程的切线性模式预报影响
•   3.5 线性化物理过程的影响
• 4 湿线性物理过程在4DVAR中的影响
• 5 总结和讨论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘永柱,龚建东,张林,陈起英

关键词: 线性化物理过程,切线性模式,模式,四维变分同化

来源: 气象学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 中国气象局数值预报中心/国家气象中心

基金: 公益性行业(气象)科研专项(GYHY201506003),重大自然灾害监测预警与防范(2018YFC1506705),中国气象局数值预报中心GRAPES发展专项(GRAPES-FZZX-2018)

分类号: P45

页码: 196-209

总页数: 14

文件大小: 1458K

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