背景场误差协方差模拟对资料同化及数值预报效果的影响

发布时间：2025-06-10 03:50

　　背景场误差协方差的决定着资料同化分析场中所包含观测与背景场信息之间的比重,合理的背景场误差协方差对资料同化的质量起着至关重要的作用。为加深对背景场误差协方差的理解,探讨不同背景场样本得到的背景场误差协方差的区别及其对同化和数值预报效果的影响,本文针对背景场误差误差协方差中背景场误差的模拟问题,利用控制变量随机扰动法(RandomCV法)、增长模繁殖法(BGM法)、全场随机加扰法(MVP法)以及NMC法(也称NCEP方法)模拟得到了四组背景场样本,并基于WRFDA同化系统计算得到各背景场误差协方差矩阵,通过背景误差协方差的特征分析、单点观测理想试验和连续循环同化及数值预报试验,对各背景场误差协方差的特征及其对同化和数值预报效果的影响进行了详细讨论,取得的主要结论为： (1)背景误差协方差的结构特征分析表明：NMC与RandomCV方法得到的背景场误差协方差的第一模态特征值比BGM和MVP方法得到的要大,说明NMC与RandomCV方法的背景场误差的振幅特征更为显著,而且同化过程中这两种方法得到的背景场误差协方差会加大观测的权重；特征长度尺度大小代表了观测信息的影响范围,RandomCV...

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【学位级别】：硕士

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目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 资料同化研究进展
    1.2 同化系统中的背景场误差协方差
        1.2.1 背景场误差协方差的重要性与存在的问题
        1.2.2 背景场误差协方差研究进展
    1.3 本文研究思路及论文框架
        1.3.1 论文研究思路
        1.3.2 论文写作框架
第二章 WRF模式及其同化系统和协方差计算模型
    2.1 WRF模式简介
        2.1.1 WRF模式动力框架
        2.1.2 WRF模式运行流程
    2.2 变分同化方法及WRFDA系统
        2.2.1 变分同化方法
        2.2.2 WRFDA系统
    2.3 背景场误差协方差计算模型
        2.3.1 系统默认控制变量的物理变换
        2.3.2 多元控制变量背景误差协方差中控制变量的物理变换
        2.3.3 垂直变换
        2.3.4 水平变换
    2.4 本章小结
第三章 背景场误差协方差模拟及特征分析
    3.1 背景场的误差样本模拟
    3.2 研究区域及背景场误差模拟方案
    3.3 默认控制变量背景场误差协方差特征分析
        3.3.1 特征向量
        3.3.2 特征值
        3.3.3 特征长度尺度
    3.4 多元控制变量背景场误差协方差特征分析
        3.4.1 各变量平衡关系特征
        3.4.2 特征向量
        3.4.3 特征值
        3.4.4 长度尺度
    3.5 本章小结
第四章 单点观测同化理想试验
    4.1 默认控制变量背景误差协方差理想试验特征
    4.2 多元变量背景场误差协方差理想试验特征
    4.3 本章小结
第五章 循环同化及数值预报试验
    5.1 试验设置及观测资料
    5.2 默认控制变量背景误差协方差效果检验
    5.3 多元控制变量背景场误差协方差效果检验
    5.4 本章小结
第六章 结语和展望
    6.1 本研究的创新和主要结论
    6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：4050264