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《氣象衛(wèi)星探測(cè)資料在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、綜合評(píng)述氣象衛(wèi)星探測(cè)資料在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用鄭祚芳沈桐立張秀麗(南京氣象學(xué)院,南京210044)提要衛(wèi)星遙感技術(shù)和其他非常規(guī)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和成熟,提供了大量的非實(shí)時(shí)、非完全、準(zhǔn)連續(xù)的觀測(cè)資料。與其他非常規(guī)觀測(cè)資料相比,衛(wèi)星觀測(cè)資料具有水平分辨率高,觀測(cè)面廣闊,測(cè)量誤差易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。分析和總結(jié)了目前衛(wèi)星觀測(cè)資料在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中的應(yīng)用情況,并對(duì)其未來發(fā)展做了一些有益的探討。關(guān)鍵詞:衛(wèi)星云圖反演資料同化數(shù)值模式1概述測(cè))。與其他非常資料相比,衛(wèi)星觀測(cè)資料具數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是以積分模擬大氣四維時(shí)有明顯的優(yōu)點(diǎn):一是水平分辨率高,觀測(cè)面廣空運(yùn)動(dòng)的偏
2、微分方程組為基礎(chǔ)的,模式的初闊,二是大量的資料來自于同一觀測(cè)儀短時(shí)始場(chǎng)在時(shí)空上應(yīng)盡可能的接近觀測(cè)值且須滿間的測(cè)量,因而使得測(cè)量誤差易于掌握。如何足真實(shí)大氣的動(dòng)力和統(tǒng)計(jì)關(guān)系。因此,積分初充分利用這些資料,從中盡可能多的提取有始條件的優(yōu)劣直接影響著模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確意義的信息,改善數(shù)值模式的初始場(chǎng),從而提性,然而直接引用各種未加處理的觀測(cè)值或高模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率,是當(dāng)前數(shù)值天氣預(yù)報(bào)分析值作為初始場(chǎng),易導(dǎo)致高頻振蕩,使計(jì)算研究中的一大難點(diǎn)。目前方興未艾的四維資不穩(wěn)定。因而,早些時(shí)候數(shù)值天氣預(yù)報(bào)使用的料同化技術(shù),是解決這一問題最有希望的工[1]資料只是定
3、時(shí)的常規(guī)觀測(cè)資料,如探空、測(cè)風(fēng)具。黃榮輝、吳津生指出,衛(wèi)星資料和四維資料等。到了20世紀(jì)70年代,一方面隨著數(shù)同化分析方法在短期和中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展使得常規(guī)探測(cè)手段已有著廣泛的應(yīng)用前景。不能滿足需要,數(shù)值預(yù)報(bào)模式的空間分辨率2四維變分資料同化方法的提高,使得500km間距的高空溫、壓、濕資過去幾十年發(fā)展起來的資料同化方法,料不能滿足需要。由于探測(cè)點(diǎn)的稀疏,常規(guī)探可以歸納為三類。[2]空不能提供有足夠精度的水平濕度梯度。而第一類為多項(xiàng)式內(nèi)插法,其原理為尋且無論從現(xiàn)實(shí)還是從經(jīng)濟(jì)上來說,以常規(guī)手找一個(gè)多項(xiàng)式所表示的曲面來逼近網(wǎng)
4、格點(diǎn)周段提供半球或全球的資料都不是件容易的圍區(qū)域觀測(cè)的要素值,其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便,但事。另一方面隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)和其他非常結(jié)果還遠(yuǎn)不能滿足模式對(duì)初態(tài)的要求。[3]規(guī)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和成熟,為我們提供了大第二類為統(tǒng)計(jì)最優(yōu)插值法,是以氣象量的時(shí)空非實(shí)時(shí)、非完全、準(zhǔn)連續(xù)的觀測(cè)資料要素的經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)函數(shù)和相關(guān)函數(shù)的大量研究(不在標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)獲取,為非模式變量,作依據(jù),合理地確定權(quán)重函數(shù),使得分析誤差即不是同時(shí)給出質(zhì)量和風(fēng)場(chǎng)的垂直廓線觀最小。實(shí)質(zhì)上是一種均方差最小的線性插值—3—?1994-2010ChinaAcademicJournalElectroni
5、cPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net氣象第27卷第9期方法,它為處理不同來源的觀測(cè)資料提供了資料能夠影響先前時(shí)刻的分析結(jié)果,所以這一種實(shí)用的和內(nèi)部一致的手段,是目前業(yè)務(wù)種逼近是真正的四維同化,當(dāng)模式或向前插預(yù)報(bào)產(chǎn)生最好結(jié)果的方法,世界上主要的氣值是非線性的和距離函數(shù)不是二次的,則資象中心包括我國(guó)國(guó)家氣象中心現(xiàn)今大都采用料和分析之間的關(guān)系是非線性的,由于最后這種方法作間歇同化。其缺點(diǎn)在于對(duì)非線性的分析值是模式解,在動(dòng)力和物理方面是平模式,最優(yōu)插值法外延到的時(shí)間尺度是一個(gè)衡
6、的,利用它做預(yù)報(bào)可大大減小目前中尺度困難的問題。由于采用統(tǒng)計(jì)方法,某些情況下數(shù)值模式中常遇到的spin2up問題(當(dāng)初始它容易導(dǎo)致分析場(chǎng)的過度平滑,且動(dòng)力約束時(shí)刻已經(jīng)發(fā)生降水,而模式降水要在積分?jǐn)?shù)和資料約束是分別進(jìn)行的,不同時(shí)刻的資料小時(shí)之后才發(fā)生)。變分分析能夠抑制不真實(shí)是分別考慮的,觀測(cè)以非線性方式影響當(dāng)前的重力波,在預(yù)報(bào)開始前,不需要初值化調(diào)整分析,不能直接同化非模式變量。過程,它可以為我們提供與模式動(dòng)力學(xué)精度[4,5]第三類為變分分析法,最早由Sasaki一致的場(chǎng)的時(shí)間序列。變分分析適合于同化引入客觀分析中,它將動(dòng)力約束和資料約束非
7、常規(guī)資料(如衛(wèi)星資料等),這對(duì)于彌補(bǔ)模以及不同時(shí)刻的觀測(cè)資料統(tǒng)一考慮,其目的式中海洋地區(qū)資料不足和形成更精確的模式是使分析場(chǎng)與觀測(cè)場(chǎng)的偏差達(dá)最小。在這一初值,從而提高模式對(duì)低緯地區(qū)系統(tǒng)和對(duì)流點(diǎn)上,它較其它方法有明顯的優(yōu)越性。性天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)能力都是十分有利的,目[6]LeDimet和Talagrand將不同形式的變分前四維變分同化已投入準(zhǔn)業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)。分析方法總結(jié)為兩種:第一種方法是將原來3國(guó)內(nèi)外對(duì)衛(wèi)星探測(cè)資料的同化應(yīng)用的有約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題,它包括懲對(duì)于衛(wèi)星云圖資料的處理,首先要將其罰性算法、對(duì)偶性算法和修正的拉格朗日算反演成大氣狀態(tài)變
8、量如溫度、濕度等,一些學(xué)法,這種方法對(duì)于復(fù)雜的約束關(guān)系求解其控者對(duì)此作了許多研究,并已取得了一定的成制方程(E2L方程),目前在數(shù)學(xué)上還有很大果,如Rodgers(1976)提供
