SODA月平均海洋数据集简介

SODA海洋数据集由全球简单海洋资料同化分析系统（Simple Ocean Data Assimilation）产生，该系统是美国马里兰大学（University of Maryland）于20世纪90年代初开始开发的分析系统，其目的是为气候研究提供一套与大气再分析资料相匹配的海洋再分析资料。     

西北干旱区绿洲—戈壁资料同化数据集的建立与分析

利用美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)共同开发的天气研究和预报系统WRF模式3.1版本,结合地球观测系统的中分辨率成像光谱仪EOS-MODIS反演的下垫面土地利用/植被类型资料,并同化2008年夏季金塔绿洲野外观测试验所取得的气象资料,对绿洲系统陆—气水热交换过程进行模拟,最终生成金塔高分辨率资料同化再分析数据集。此数据集包括黑河流域金塔绿洲2008年6-8月逐时水平分辨率1 km的土地利用类型、19层风温湿压、4层土壤温湿度以及地表植被覆盖、辐射分量、热通量等资料。同时,利用金塔绿洲观测期内的地表气压、地面气温和相对湿度实测值对该数据集进行初步验证,并分析了绿洲—戈壁系统的"冷湿岛效应"、平均大气环流特征和空气温湿度长期变化规律。结果表明,绿洲和戈壁下垫面的热力差异明显,绿洲和戈壁平均地表温度白天和夜间分别相差21℃和3℃;10 cm土壤温度白天最大相差17℃,并且绿洲比戈壁滞后3 h达到峰值;戈壁相对湿度比绿洲平均约低11%;白天绿洲的"冷岛效应"和"湿岛效应"影响高度平均可达2000 m和1500 m;夜间绿洲的近地层500 m以下则表现出弱的"冷岛效应";夜间绿洲上空的平均垂直气流为上升气流,白天出现大范围下沉气流,平均最大下沉气流速度可达-0.3 m·s-1。     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析.结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多.     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析。结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多。     

地面观测资料同化在GRAPES模式中的应用研究

本文运用GRAPES_Meso业务模式(3.1版)通过四个同化地面不同观测要素方案及没有同化任何地面要素的控制试验对2012年7月初发生在四川的一次降水过程做了数值模拟,结果表明:五个模拟方案对不同区域不同量级的降水皆存在不同程度的空报和漏报现象,空报和漏报相对较严重的是控制试验和同化水平风场的同化方案,随着预报时效的增加各方案模拟可信度减小;四个同化方案的同化作用随着预报时效的增加表现出不稳定,相对较稳定的是同化所有地面观测要素的方案;在模式初期和后期,同化作用表现相对明显的是同化所有地面观测要素的方案,只同化水平风场的方案同化作用较小,同化中期各同化方案同化作用皆不稳定;随着预报时效的增加,几个模拟方案之间的差异程度越来越小,但同实况间的差异越来越大。     

自动站与人工站观测数据差值综合对比分析

通过对自动站和一般人工站冬、夏两个季节各要素采样观测数据的比较。对比两种观测值之间的差值。分析形成差异的原因。     

复杂地形下地面观测资料同化Ⅲ.两种解决模式地形与观测站地形高度差异方法的对比分析

模式地形与观测站地形高度差异是地面资料同化方案设计中的一大难点.本文通过个例和单点试验对第Ⅰ和第Ⅱ部分(徐枝芳等,2007a,2007b)中涉及的两种解决模式地形与观测站地形高度差异的地面资料同化方法(即增加温度地形代表性误差和温度订正方法)进行对比分析,并将这两种方法应用于WRF_3DVAR,进行3个月的连续数值试验.研究结果表明:随着地形高度差异的增加,采用增加观测误差方法得到的估计值向其它资料同化分析值(背景场值)靠近,在一定的高度差异下则失去了同化分析地面资料的意义;温度订正方法对温度递减率的取值较为敏感,在有探空资料参与同化分析时,温度递减率取值敏感性相对减弱.当采用的订正值较为准确时,采用温度订正方法较增加观测误差方法能更好地处理两种地形高度差异,地面资料信息应用更充分,得到的估计值最有可能接近真实值.当模式地形与观测站地形高度差异较小(小于100 m)时,两种解决模式地形与观测站地形高度差异的方法达到的效果基本一致.单点及个例试验表明,有探空资料等高质量观测参与同化分析时,采用增加观测误差方法得到分析场更接近真实场.三个月连续试验也表明有探空资料参与同化分析时,采用增加观测误差方法比温度订正法改进的郭永润同化方案(Guo et al.,2002)同化地面资料效果好,且加入地面资料同化对所有量级降水预报都有所改善.当地面资料同化方案没处理好时,加入地面资料同化的效果反而不如不加地而资料同化.     

复杂地形下地面观测资料同化III. 两种解决模式地形与观测站地形高度差异方法的对比分析

模式地形与观测站地形高度差异是地面资料同化方案设计中的一大难点。本文通过个例和单点试验对第I和第II部分 (徐枝芳等, 2007a, 2007b) 中涉及的两种解决模式地形与观测站地形高度差异的地面资料同化方法 (即增加温度地形代表性误差和温度订正方法) 进行对比分析, 并将这两种方法应用于WRF_3DVAR, 进行3个月的连续数值试验。研究结果表明: 随着地形高度差异的增加, 采用增加观测误差方法得到的估计值向其它资料同化分析值 (背景场值) 靠近, 在一定的高度差异下则失去了同化分析地面资料的意义; 温度订正方法对温度递减率的取值较为敏感, 在有探空资料参与同化分析时, 温度递减率取值敏感性相对减弱。当采用的订正值较为准确时, 采用温度订正方法较增加观测误差方法能更好地处理两种地形高度差异, 地面资料信息应用更充分, 得到的估计值最有可能接近真实值。当模式地形与观测站地形高度差异较小 (小于100 m) 时, 两种解决模式地形与观测站地形高度差异的方法达到的效果基本一致。单点及个例试验表明, 有探空资料等高质量观测参与同化分析时, 采用增加观测误差方法得到分析场更接近真实场。三个月连续试验也表明有探空资料参与同化分析时, 采用增加观测误差方法比温度订正法改进的郭永润同化方案 (Guo et al., 2002) 同化地面资料效果好, 且加入地面资料同化对所有量级降水预报都有所改善。当地面资料同化方案没处理好时, 加入地面资料同化的效果反而不如不加地面资料同化。     

WRF-DA中地面观测资料同化方案的改进与应用

为了改善地面自动气象站观测数据在WRF-DA(the Weather Research and Forecasting Model-Data Assimilation)系统中的同化应用效果,提高数值模式的预报性能,对WRF-DA地面资料同化方案中温度和风速订正方案进行改进,形成地面资料同化更新方案.通过考虑地形高度差异...     

临淄区气象局新旧站址对比观测资料分析

对2007年7月、10月及2008年1月新、旧站址的对比观测资料进行分析。结果表明：新站平均气温在7月、10月比旧站偏高,1月此旧站偏低;平均最高气温,新站较旧站7月偏高,10月、1月偏低;平均最低气温新站均比旧站偏高;两站最多风向及频率不一致,新站平均风速此旧站偏大;两站相对湿度差值变化明显,新站比旧站小。     

地面观测资料同化初步研究

通过对比分析当前两种地面观测资料同化方案(Ruggiero方案和郭永润方案),对其优缺点进行初步分析研究。结果表明:两种同化方案同化地面观测资料后都是从模式低层到高层对分析场产生影响,中低层高度影响比较大,高层影响较小,并且对24 h模拟结果产生一定的影响。Ruggiero方案考虑了模式地形与观测站地形高度差异,但资料剔除较多,且模式分辨率越高,资料剔除对分析场的影响越明显。郭永润方案不考虑模式地形与观测站地形高度差异,假定所有地面观测资料位于模式面,因此无论模式分辨率如何,资料都能得到充分利用,但模式地形与实际观测站地形高度差异大小在地面观测资料同化分析中的影响不可忽略,因此郭永润方案有待改进,适当考虑这两种地形高度差异时效果更好。     

内蒙古自动站与人工观测数据差异对比分析

利用2006年内蒙古自治区共36个自动站和人工站平行观测资料,对观测得到的气象要素进行了统计和评估。通过分析气温、气压、相对湿度、风等要素的对比差值及其标准差、对比差值的频次分布和空间分布等,探讨自动站与人工观测数据差异的可能原因。结果表明：内蒙古自动观测与人工观测各气象要素均存在一定的差异,对所有台站平均而言,其差异均在自动站差值允许范围之内。产生差异的原因：观测仪器结构与观测原理差异、观测时空差异、观测方式差异等,在将人工观测数据与自动观测数据连续使用时,需要根据当地情况进行适当订正,以确保资料的连续性。     

观测资料与模式的协调性对同化效果的影响

针对资料同化时模式与观测资料不协调导致的同化失效问题, 利用国家气候中心NCCo简化海气耦合模式, 基于一种提取观测资料中与模式相协调信息分量 (也称模式可协调信息) 的资料重构方法, 探讨了观测资料和模式的协调性对资料同化效果的影响。结果发现: 利用简单海气耦合模式同化海表温度距平资料时, 由于模式与资料不匹配使同化后的初始场中产生与模式动力特征不协调的小尺度扰动, 这些小扰动在预报阶段会迅速增长, 污染预报结果, 使得预报失败。研究还发现, 无论在耦合或不耦合同化形式下, 对海温资料中的模式可协调分量进行同化时, 预报效果明显好于对原观测资料的同化。其缘于对观测海温中模式可协调信息分量同化生成的初始场中, 消除了与模式动力特征不协调的小尺度扰动, 突出了原始资料中与模式协调的ENSO尺度信息分量, 改善了初始场与模式的协调性, 从而提高了模式的预报技巧。     

卫星微波观测资料在混合同化中的应用

利用美国环境预报中心(NCEP)的GSI(Gridpoint Statstical Interpolation)业务同化系统,采用三维变分同化方法(3DVAR)和三维变分混合同化方法(3DVAR-Ensemble),针对2013年5月8日发生在我国华南地区的一次强降水天气过程进行了数值模拟试验研究,设计了不同组试验方案,将常规观测资料和AMSU-A\MHS\ATMS辐射率亮温资料直接同化进入区域大气模式WRF中,对比分析不同同化试验方案对模式初始场及降水预报效果的影响。数值试验结果表明:从初始时刻的同化增量来看,各试验组均改变了初始场结构,但增量的大小和分布却不同。加入ATMS微波资料的分析增量要小于同化AMSU-A+MHS的;Hybrid同化方法使用具有"流依赖"的背景误差协方差在一定程度上减小了模拟区域周围的虚假增量,使初始场的分布更真实和合理。从降水模拟的强度和空间分布评估结果来看,使用Hybrid方法同化ATMS的资料可以比较准确预报出降水中心的位置。综合而言,采用Hybrid的方法同化ATMS的资料最优。     

地面人工观测与自动观测数据对比情况分析

对百色地面气象观测站2004年1月至2005年12月人工观测和自动观测气象要素对比情况进行分析比较.     

L波段分钟数据在WRF模式中的变分同化应用试验

为探讨蕴含气球漂移信息的高垂直分辨率L波段分钟探空数据在同化预报中的应用及影响,在初步讨论其基本特征的基础上,采用廓线和逐点两种同化方式,开展单站、降水个例及批量分钟探空同化试验,并与常规探空同化试验对比,得到以下主要结论:分钟数据可补充常规探空无法解析的垂直信息并提供气球漂移精确定位数据;同化分钟探空可有效增加观测在分析中的权重,使分析场更接近实况,逐点较廓线同化的结果差异主要在对流层上层;同化整个预报区域的分钟数据对模式的分析和预报性能有一定影响,漂移造成的风场同化差异在200 hPa及我国北方高空急流位置更明显;整体而言同化分钟数据可一定程度提升模式初始场(高层风场和低层水汽场)品质,主要改善对流层高空风和大量级降水预报性能.     

WRF模式与自动站资料同化相结合的辽宁高分辨2012年1月气温场建立试验

利用2012年1月辽宁省1 410个自动站资料,通过资料质量控制,采用WRF模式分析同化,结合自动站资料观测同化进行了辽宁地区4 km分辨率1月气温场建立的试验,同时与不进行同化观测资料、同化稀疏场资料的模拟试验对比,评估3种不同试验下辽宁地区月平均以及逐日、逐时温度的模拟能力,发现WRF模式与自动站资料同化相结合能建立高质量4 km分辨率的辽宁地区1月气温场,1月平均温度的偏差范围大部分低于±0.5℃,对逐日温度绝对偏差一般低于0.6℃,温度变化与观测序列的相关系数高于0.95;逐时温度的绝对偏差一般低于1℃,相关系数高于0.92。同化自动站资料试验的模拟效果,无论对于逐月温度还是逐日、逐时温度都显著优于未同化试验和同化稀疏场资料试验。在复杂地形下,同化自动站后模拟效果的改善尤为明显,逐日和逐时温度模拟的平均绝对偏差降低幅度都能接近0.5℃。     

铜仁基本站迁站对比观测数据的差异分析

该文通过铜仁国家基本气象站现址与拟迁新址(以下简称新址)2012年1、4、7月同期对比观测的各气象要素差值的形成原因进行了初步探讨,得出新址气温、气压低于现址,相对湿度和风速大于现址,静风频率明显比现址偏小,弱降水时两站址降水量差异很小,强降水时新址降水量明显比现址偏大的结论;以期为该站资料序列延续、订正以及气候资料的应用提供一定的科学依据。     

南宁市气象站拟迁站新站址对比观测资料分析

采用差值统计方法,对南宁市气象观测站、田东县气象观测站、邕宁县气象观测站、五合区域自动气象站2011年1到12月同期资料及南宁市气象观测站1991至2010年20年月平均值资料进行对比分析,以为南宁市气象观测站的观测资料序列延续和台站迁站提供参考.     

基于观测、模拟和同化数据的PM2.5污染回顾分析

基于观测数据空间插值、数值模拟以及最优插值同化方法构建了京津冀地区PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)空间插值数据、模拟数据和同化数据,并首次比较分析了三种数据在PM2.5污染回顾分析上的应用潜力和优缺点。针对2014年2月19~28日京津冀地区PM2.5污染过程的分析发现:(1)观测空间插值数据难以完整表征PM2.5污染的时空演变特征,在没有观测覆盖区域误差较大,容易出现虚假的高低值中心;(2)模拟数据具有较高时空分辨率,对PM2.5污染时空演变特征描述更加细致,但在这次污染过程中仍存在较大不确定性,其均方根误差大于100μg/m3;(3)同化数据不仅能对PM2.5空间分布特征进行细致描述,其数据精度在独立验证站点也显著高于模拟数据,其均方根误差比模拟数据低约50%,与站点观测数据的相关系数也比模拟数据高0.2以上。基于PM2.5同化数据,对这次京津冀PM2.5污染过程的时空演变特征进行了详细回顾分析,发现这次污染过程存在自京津冀南部PM2.5污染累积并向北输送发展的生成特点,消亡过程为风向转换下自北向南清除,造成京津冀南部城市先污染后清除,北部城市后污染先清除,并且有慢累积、快清除的特征。从发展演变过程中污染所占空间面积来看,25日PM2.5污染范围最大,覆盖模式第三区域60.5%面积。