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中尺度天气系统的数值模拟和多普勒雷达风场反演研究

作　者: 高丽
导　师: 魏鸣
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气遥感科学与技术
关键词: WRF 数值模拟多普勒雷达 SVVP 风场反演
分类号: P412.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中尺度数值模式WRF有助于模拟中小尺度天气系统的结构并预测其生消演变,多普勒雷达资料的高时空分辨率能够提供对中小尺度天气系统的实时监测信息,它们二者都有助于深入剖析中小尺度系统的发生发展规律。在临近预报方面,数值预报结果为雷达资料预测系统的移动发展提供了背景信息,同时多普勒雷达的风场可以验证中尺度数值模式结果的正确与否。结合中尺度数值模式WRF和多普勒雷达风场各自的优势进行对比分析,在理论和实践上都具有重要意义。本文针对单多普勒雷达风场反演的各种方法,对其中的三种方法,即VAP、VPP、SVVP风场反演方法进行了对比,并通过多种模拟风场对其进行检验和分析,并利用暴雪和台风暴雨等强对流天气进行了实例反演和对比分析,发现SVVP无论在均匀风场还是非均匀风场都有较好的适应性。通过中尺度数值模式对两次台风登陆的模拟以及SVVP方法对台风登陆时刻的雷达风场反演,发现：1、中尺度数值模式能够较好地模拟出台风登陆过程,及台风暴雨发生发展的物理机制；2、SVVP方法对台风登陆期间的风场也有较好的反演,不仅可以反演出中尺度的涡旋结构,更加能反应出小尺度的风向、风速的切变；3、通过对两者对比分析发现WRF对模拟台风的登陆位置时间稍有偏差,但是对于路径及降水量预测有较好的指示作用,SVVP方法反演出的风向、风速大致和WRF相符。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章前言  8-12
  1.1 研究的目的和意义  8-10
  1.2 本文的工作  10-11
  本章参考文献  11-12
第二章 WRF模式对灾害性天气的模拟  12-21
  2.1 WRF模式简介  12-13
  2.2 WRF对灾害性天气的模拟进展  13-15
  2.3 WRF对灾害性天气的模拟试验  15-19
    2.3.1 WRF对"凤凰"台风暴雨的模拟  15-16
    2.3.2 模拟结果分析  16-19
      2.3.2.1 天气形势模拟  16-17
      2.3.2.2 降水量模拟分析  17
      2.3.2.3 垂直运动和低空急流  17-19
      2.3.2.4 水汽条件  19
  本章参考文献  19-21
第三章多普勒天气雷达质量控制  21-28
  3.1 国内外多普勒天气雷达质量控制研究进展  21-22
  3.2 本节的工作  22-26
    3.2.1 人机交互退模糊  23-24
    3.2.2 去除孤立点  24-25
    3.2.3 填补缺测点  25
    3.2.4 平滑处理  25-26
  本章参考文献  26-28
第四章 Doppler风场反演技术  28-53
  4.1 风场反演技术国内外进展  28-31
    4.1.1 国外研究进展  28-29
    4.1.2 国内研究进展  29-31
  4.2 单多普勒风场反演回顾  31-42
    4.2.1 VAD方法  31-32
    4.2.2 VAP方法  32-33
    4.2.3 VPP方法  33-34
    4.2.4 UW方法  34-35
    4.2.5 涡度—散度方法  35-36
    4.2.6 Simple-Adjoint方法  36-37
    4.2.7 TREC方法  37-38
    4.2.8 VVP方法  38-39
    4.2.9 SVVP方法  39-42
  4.3 VAP、VPP、SVVP反演风场的对比试验  42-46
    4.3.1 理想风场的反演  42-46
      4.3.1.1 二维理想均匀风场的反演  42-43
      4.3.1.2 风速不变,风向随高度逆转  43-44
      4.3.1.3 风向不变,风速随高度线性增加  44-45
      4.3.1.4 风向、风速随高度变化  45-46
  4.4 实际风场的反演对比  46-49
    4.4.1 2009年11月11～12日山东暴雪  46-48
    4.4.2 2006年5月18日台风珍珠  48-49
  4.5 结论  49-50
  本章参考文献  50-53
第五章 WRF模拟风场与多普勒雷达反演风场的对比试验  53-65
  5.1 台风"桑美"对比试验  53-58
    5.1.1 台风"桑美"的数值模拟  53-54
    5.1.2 台风桑美的Doppler雷达分析  54-55
    5.1.3 模式风场与SVVP风场对比研究  55-58
  5.2 台风"珍珠"对比试验  58-63
    5.2.1 台风"珍珠"的数值模拟  58-59
    5.2.2 台风"珍珠"的Doppler雷达回波分析  59-60
    5.2.3 模式风场与雷达风场对比研究  60-63
  5.3 结论  63-64
  本章参考文献  64-65
第六章结论  65-67
  6.1 全文总结  65
  6.2 本文创新点  65
  6.3 存在的问题及展望  65-67
致谢  67-68
作者简介  68

中尺度天气系统的数值模拟和多普勒雷达风场反演研究

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