NCEP全球天气预报场Analysis Nudging降尺度试验研究
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摘要
传统的动力降尺度是以GCMs或者全球再分析资料作为更高分辨率的区域气候模式(Regional Climate Models,RCMs)的初始条件和边界条件,进行长时间的连续积分~([1,2,3,4,5])。在进行动力降尺度过程中,Liu et al.~([6])认为误差主要会由两种途径产生,其一是由于物理参数化过程不够完善,另外一个关键原因是RCMs经长时间积分后的区域场会逐渐偏离驱使它的大尺度环流场~([7,8]),所以,区域动力降尺度目前面临最大的挑战是如何使高分辨率的区域小尺度信息和低分辨率的大尺度环流信息得到平衡。用来解决上述问题的其中一种方法就是Nudging(张弛)技术,该方法是一种四维资料同化方法,通过在模式中加入一个强迫项,使模拟结果不断的向分析场或观测场逼近。常见的Nudging技术有分析张弛法(Analysis Nudging)和谱张弛法(Spectral Nudging)。本文针对我国2015年6月28日08时至30日08时的一次大范围降水过程利用中尺度预报模式WRF进行Analysis Nudging动力降尺度预报,将NCEP GFS预报场在中国中东部地区降尺度至4 km,探讨Analysis Nudging中的不同张弛时间尺度对短期降水预报的影响,进而为降尺度预报提供参考。结果表明:Analysis Nudging技术能有效减小控制试验中的降水预报正偏差,预报效果与Nudging的时间间隔有显著关系,TS、ETS评分、预报偏差表明当张弛时间尺度取12 h时预报效果最好,相关系数及均方根误差等也表明该方案与实况相关程度高并且误差较小。从现有的结果看Analysis Nudging能明显减小传统降水预报中的正偏差,选取合适的张弛时间尺度时可以有效地提高降尺度降水预报的准确。
引文
[1]刘黎平,钱永甫,吴爱明.区域模式和GCM对青藏高原和西北地区气候模拟结果的对比分析[J].高原气象,2000,03:313-322.
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[3]辛晓歌,周天军,李肇新.一个变网格大气环流模式对中国东部春季的区域气候模拟[J].气象学报,2011,04:682-692.
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[5]Gao Y.,Xu J.,and Chen D.Evaluation of WRF mesoscale climate simulations over the Tibetan Plateau during 1979-2011[J].Journal Of Climate,2015,28(7):2823-2841.doi:10.1175/JCLI-D-14-00300.1
[6]Liu P.,A.Tsimpidi Y.,Hu B.,Stone A.and Nenes A.,Differences between downscaling with spectral and grid nudging using WRF[J],Atmospheric Chemistry and Physics,2012,12(8):3601-3610.
[7]Von Storch,H.,H.Langenberg,and F.Feser,A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes[J],Monthly Weather Review,2000,128:3664–3673.
[8]Miguez-Macho,G.,G.L.Stenchikov,and A.Robock,Spectral nudging to eliminate the effects of domain position and geometry in regional climate model simulations[J].Journal of Geophysical Research,2004,109:104(D13),doi:10.1029/2003JD004495
[2]黄建斌,朱锦红,李振华.用区域气候模式对1951—2000年我国夏季降水的模拟[J].北京大学学报(自然科学版),2007,03:351-358.
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