论文部分内容阅读
近地层风速受地形、下垫面热动力作用以及边界层复杂的湍流过程影响,具有较强的局地性、瞬变性和间歇性,尤其在复杂天气、复杂地形条件下,是气象预报和工程设计中的难点。本文通过最优边界层参数化方案的选取,WRF-3DVAR同化以及CALMET降尺度等一系列数值试验,研究了近地层风速预报的改进途径,着重分析了WRF-3DVAR系统同化常规观测及卫星辐射观测后,对局地性、瞬变性和间歇性较强的近地层风速的预报改进程度,探讨了ATOVS辐射观测对近地层风速的预报改进贡献。本文首先分析了WRF模式中不同边界层参数化方案对试验区近地层风速的模拟效果,并探讨了近地层风速模拟误差的可能原因。结果表明：YSU边界层参数化方案对东北半湿润试验区春季的近地层风速模拟效果最好；近地层大气稳定度状况对近地层风速的垂直分布以及湍流状况有重要影响,进而影响近地层风速的模拟精度；YSU方案对实际大气近地层稳定度的模拟存在的较大误差是近地层风速模拟误差的重要原因,这种现象在夜间及昼夜交替过程中表现最为明显。其次,运用WRF-3DVAR系统同化常规观测及卫星辐射观测,分析了同化常规观测和卫星辐射观测对近地层风速的预报改进效果。结果表明：WRF-3DVAR系统同时同化常规观测和卫星辐射观测或仅同化常规观测后,模式初始场及近地层大气的预报场均得到了明显的改善,有效地改进了近地层风速的预报效果,此外,同化结果可以更好地抓住研究地区、试验时段中不同风速大小的空间分布特征；WRF-3DVAR系统中同化ATOVS卫星辐射观测后,更好地反映了局地天气的精细结构,对近地层风速的预报有积极作用,但相对于仅同化常规观测的结果而言,同化ATOVS卫星辐射观测对近地层风速的预报改进作用是有限的,同化常规观测资料是改善近地层风速预报的有效途径。最后,本文分析了WRF-3DVAR系统对一次大风过程预报改进,并耦合小尺度诊断模型CALMET,进一步探讨了改善近地层风速预报的降尺度途径。结果表明：CALMET模型可以提供更为精细的微地形特征,对近地层风速预报有积极作用；未同化、同化及CALMET降尺度这3个数值预报试验中,CALMET对此次大风过程的预报结果是最优的；WRF-3DVAR系统同化常规观测和卫星辐射资料后,有效地改善了初始场,为大风天气的发生提供了有利的热动力结构,有利于地面大风的形成；相对于未同化的结果而言,同化结果对本次大风过程的变化趋势和大小有更为客观合理的预报,尤其在起风阶段和大风结束阶段。