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面向数值天气预报的地面气压和温度质量控制

作　者: 王轶
导　师: 范广洲
学　校: 成都信息工程学院
专　业: 大气科学
关键词: 地面气压地面温度质量控制双权重递进式EOF
分类号: P456.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 4次
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内容摘要

我国地面观测资料密集，有2000多个国家级地面观测站和3万多个省级自动气象站。目前，除地面气压外，只有很少一部分资料同化进了业务运行的资料同化系统。有效地将地面观测资料信息加入数值模式，对于提高数值模式预报技巧，特别是对中尺度天气系统的预测，具有重要意义。将错误的资料同化进数值模式，预报技巧不但不能提高，反而会降低。因此，做好地面资料质量控制是充分利用好这些资料的第一步。本文分别利用冬（2009年12月至2010年2月）、夏（2010年6月至8月）两季逐6小时NCEP分析场和T639分析场的2-m温度和地面气压作为背景场，对我国及其周边地区地面观测2-m温度和地面气压开展质量控制方法研究。首先，分别采用EOF质量控制方法与传统OMB方法开展2-m温度质量控制，对比分析表明两种方法都能使观测增量更接近正态分布，使用传统OMB质量控制方法会把一些能反映大气异常状态但正确的资料剔除，而基于EOF的质量控制方法能够较好地保留这些资料。其次，选取2-m温度为试验资料，对不同季节及背景场开展EOF质量控制方法研究，结果表明使用NCEP分析场作为背景场时，资料剔除率比使用T639分析场作为背景场时高，而资料剔除率高的区域正好是观测增量双权重标准差较大的区域，且由于冬季观测增量双权重标准差比夏季大，冬季资料的剔除率比夏季高。此外，对于连续错误的观测资料，EOF质量控制方法不能完全有效剔除。然后，提出了使用双权重平均法订正背景场的递进式EOF质量控制方法，开展对2-m温度和地面气压的质量控制。结果表明这些连续错误观测资料被合理地剔除了。使用双权重平均订正法能有效去除系统性偏差，使得2-m温度质量控制后的观测增量（观测场与背景场之差）较温度直减率订正法更接近正态分布，更能保障质量控制后的资料质量。使用递进式EOF质量控制方法对地面气压开展质量控制结果与2-m温度质量控制结果类似，冬季的资料剔除率比夏季高，且使用双权重平均法对背景场进行订正效果优于压高公式法。最后，对质量控制前后的观测资料进行同化效果评估。以T639资料为背景场，使用WRF三维变分资料同化系统分别对递进式EOF质量控制前和控制后的观测资料进行资料同化。结果表明，质量控制后，同化结果对观测场的拟合更为合理。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-8
1 引言  8-16
  1.1 质量控制方法介绍  9-11
  1.2 国内外研究进展  11-12
  1.3 资料同化简介  12-15
  1.4 研究目的和主要内容  15-16
2 EOF 与 OMB 质量控制法对比分析  16-23
  2.1 资料  16
  2.2 EOF 质量控制方法  16-18
  2.3 传统 OMB 质量控制方法  18
  2.4 质量控制结果分析  18-22
  2.5 本章小结  22-23
3 不同季节及背景场 EOF 质量控制结果分析  23-31
  3.1 观测场与背景场差的分布变化  23-24
  3.2 资料剔除时空分布  24-29
  3.3 本章小结  29-31
4 递进式 EOF 质量控制  31-44
  4.1 方法简介  31-32
  4.2 2-m 温度  32-39
    4.2.1 背景场的订正  32-34
    4.2.2 观测与背景场差的分布变化  34-35
    4.2.3 资料剔除时空分布  35-39
  4.3 地面气压  39-43
    4.3.1 观测场与背景场差分布  40-41
    4.3.2 资料剔除空间分布  41-43
  4.4 本章小结  43-44
5 资料质量控制同化效果检验  44-52
  5.1 WRF 模式简介  44-46
  5.2 WRF 三维变分同化系统简介  46-47
  5.3 同化方案设计和结果分析  47-51
  5.4 本章小结  51-52
6 结论与讨论  52-54
参考文献  54-58
作者在读期间取得学术成果简介  58-59
致谢  59

面向数值天气预报的地面气压和温度质量控制

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