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基于快速更新同化的滞后短时集合预报

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Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 短时临近预报技术的研究进展

1.3 集合预报研究进展

1.4 本文研究目的和方法

1.5 本论文安排

第二章 集合预报和检验方法介绍及观测资料可靠性分析

2.1 引言

2.2 本文所用资料和模式

2.3 集合预报基本产品和检验方法

2.4 观测资料

2.5 本章小结

第三章 降水短临集合预报

3.1 引言

3.2 集合预报检验

3.3 个例分析

3.4 小结与讨论

第四章 气温短临集合预报

4.1 引言

4.2 资料和方法

4.3 集合预报检验

4.4 订正集合预报

4.5 不等权集合平均预报

4.6 小结与讨论

第五章 总结

5.1 总结

5.2 需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

作者简介

附图

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摘要

强对流系统具有水平尺度较小、生命史较短的特点,一般业务上基于雷达回波与卫星图像的简单外推其预报可信度时效较短,不足1小时,同时传统的每6小时或更长时间更新一次模式初值的数值预报系统不适合短临时间尺度的预报,因此快速更新同化预报已成为短时临近预报中主要的中尺度预报指导产品。但是鉴于高分辨数值模式和高频率资料同化导致预报的不确定性增加,本文将基于华东区域中尺度快速更新同化数值预报模式系统SMB-WARR(Shanghai Meterological Bureau WRF ADAS Rapid Refresh),应用时间滞后法进行集合预报试验,该试验由7个集合预报成员组成,逐小时预报,预报时效为6小时,同时采用算术平均法进行面气象要素预报,提供降水、温度及相关概率预报产品,以尝试提高对城市精细化短时临近预报能力。
　　本文主要研究了此短临集合预报系统对于连续性变量气温和非连续性变量降水的预报,以自动站资料作为观测实况,通过对2011年6月17日至9月30日期间气温、降水的逐小时检验,得出一些较有意义的结果,并且进行了适当改进。1)观测资料方面。通过Barnes插值方法进行空间一致性质量控制,剔除个别问题站点。分析上海几个代表性区域发现:a.非降水日情况下,陆地站点和海边站点的气温具有显著的日变化特征。每日的08与23时左右两者之间差异最小;白天(夜晚),陆地(海边)站点气温高于海边(陆地)站点,最高(低)气温差异约为1.1℃(0.3℃);到达最高温度的时间,陆地站点滞后于海边站点,而到达最低温度的时间,两者比较同步。此外,海陆日气温变化曲线不同的原因与日照、风力风速相关。b.自动站资料能够充分反映出有天气过程时气象要素的变化特征,灵敏度可信。c.自动站观测资料能够体现城市热岛效应。2)降水方面:a.小-大雨量级,集合平均优于集合成员预报,但暴雨量级集合平均不及部分集合成员预报。b.不同的降水量级,并非都是最接近预报时刻,技巧最高,小-大量级的降水可以提前6小时预报。c.降水概率预报优于集合平均预报,具有很好的指示作用。可关注最接近预报时刻,小-中雨以上的降水,预报概率较大时,其可用性较大,而大-暴雨以上的降水,预报概率较小时,可用性较大。3)气温方面:通过滞后平均降低误差尺度的自适应误差订正方法进行一阶订正。a.订正前集合成员m1的表现稍佳,而等权集合平均预报产品对于上海中心城区的气温预报有较好的指示作用。订正后集合成员及集合平均有了很大的提高,尤其是集合平均明显好于所有集合成员预报。b.订正前集合预报概率等级分布呈反“L”型,具有一定的系统偏差,订正后概率等级分布呈偏“U”型,但比较接近理想概率;c.订正前概率预报具有一定的指导意义,但是可靠性有待提高,订正后可靠性明显提高,同时可以提前6小时预报。d.不等权集合平均表现稍好于等权集合平均。

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