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基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究

赵晓琳 朱国富 李泽椿

赵晓琳, 朱国富, 李泽椿. 基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究. 应用气象学报, 2010, 21(4): 405-415..
引用本文: 赵晓琳, 朱国富, 李泽椿. 基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究. 应用气象学报, 2010, 21(4): 405-415.
Zhao Xiaolin, Zhu Guofu, Li Zechun. Applied research on adaptive observation for identifying sensitive regions based upon TIGGE data. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 405-415.
Citation: Zhao Xiaolin, Zhu Guofu, Li Zechun. Applied research on adaptive observation for identifying sensitive regions based upon TIGGE data. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 405-415.

基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究

资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项“面向TIGGE的集合预报关键应用技术研究” GYHY200706001

Applied Research on Adaptive Observation for Identifying Sensitive Regions Based upon TIGGE Data

  • 摘要: 基于TIGGE (THORPEX Interactive Grand Global Ensemble) 资料,通过对比两类强降水过程,分析了集合变换卡尔曼滤波 (Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF) 适应性观测敏感区识别方法在实际应用中的具体环节。试验中使用两种分辨率和不同范围的集合预报资料得到的信号方差空间分布和极大值区基本一致,而在实施计算中使用适当分辨率和范围的集合预报资料能够大大节省计算时间;使用可获得的最近时刻为初值的集合预报资料得到的敏感区识别结果更加可靠;使用不同中心集合预报资料得到的敏感区识别结果有一定差异,但对于比较典型的夏季主雨带降水过程,各中心资料得到的结果较一致,敏感区识别结果比较可靠;不同类型强降水过程的敏感区对选取的度量函数具有一定依赖性。
  • 图  1  2007年7月16-19日500hPa位势高度场(单位:dagpm)

    Fig. 1  500 hPa geopotential height from 16 Jul 2007 to 19 Ju l2007 (unit:dagpm)

    图  2  标准化的ETKF信号方差(阴影区)与集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(方框内表示验证区)

    (a)山东暴雨,集合预报资料分辨率为2.0°×2.0°,(b)山东暴雨,集合预报资料分辨率为1.0°×1.0°,(c)川渝暴雨,集合预报资料分辨率为2.0°×2.0°,(d)川渝暴雨,集合预报资料分辨率为1.0°×1.0°

    Fig. 2  Standardized signal variance of ETKF (shadow region) and 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm)(verification region is denoted by the rectangle)

    (a) Shandong Rainstorm, resolution is 2.0°×2.0°, (b) Shandong Rainstorm, resolution is1.0°×1.0°, (c) Rainstorm of Sichuan Basins, resolution is 2.0°×2.0°, (d) Rainstorm of Sichuan Basins, resolution is 1.0°×1.0°

    图  3  不同范围ECMWF集合预报资料的标准化ETKF信号方差(阴影区)与850hPa位势高度的分析场(等值线,单位:gpm)(a)山东暴雨,集合预报资料区域范围为北半球,(b)山东暴雨,集合预报资料区域范围为10°~90°N, 70°~150°E, (c)川渝暴雨,集合预报资料区域范围为北半球,(d)川渝暴雨,集合预报资料区域范围为10°~90°N, 70°~150°E

    Fig. 3  Standardized signal variance of ETKF (shadow region) using ensemble data of different regions, and 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm) (a) Shandong Rainstorm, the scope of ensemble data is Northern Hemisphere, (b) Shandong Rainstorm, thescope of ensembledatais10°-90°N, 70°-150°E, (c) Rainstormof Sichuan Basins, the scope of ensemble datais Northern Hemisphere, (d) Rainstorm of Sichuan Basins, the scope of ensemble data is 10°-90°N, 70°-150°E

    图  4  不同起始时刻的标准化ETKF信号方差(阴影区)与集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(a)山东暴雨,ta为2007年7月18日00:00, ti为2007年7月16日00:00(tati间隔为48h), (b)山东暴雨,但ta为验证时刻,(c)川渝暴雨,ta为2007年7月17日00:00, ti为2007年7月15日00:00(tati间隔为48h), (d)川渝暴雨,但ta为验证时刻

    Fig. 4  Standardized signal variance of ETKF (shadow region) using ensemble data of different initial time, and 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm) (a) Shandong Rainstorm, ta is 00:00 18 Jul 2007, ti is 00:00 16 Jul 2007 (time interval is48h), (b) Shandong Rainstorm, butta is verification time, (c) Rainstorm of Sichuan Basins, ta is 00:00 17 Jul 2007, ti is 00:00 15 Jul 2007 (time interval is48h), (d) Rainstorm of Sichuan Basins, butta is verification time

    图  5  使用ECMWF, CMA和NCEP集合预报资料得到的山东暴雨标准化ETKF信号方差(阴影区)与各自集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(a)ECMWF, ta为2007年7月18日00:00, (b)CMA, ta为2007年7月18日00:00, (c)NCEP, ta为2007年7月18日00:00, (d)ECMWF, ta为验证时刻,(e)CMA, ta为验证时刻,(f)NCEP, ta为验证时刻

    Fig. 5  Standardized signal variance (shadow region) of Shandong Rainstorm using ECMWF, CMA and NCEP ensemble prediction with 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm) (a) ECMWF, ta is 00:00 18 Jul 2007, (b) CMA, ta is 00:00 18 Jul 2007, (c) NCEP, ta is 00:00 18 Jul 2007, (d) ECMWF, ta is verification time, (e) CMA, ta is verification time, (f) NCEP, ta is verification time

    图  6  使用ECMWF, CMA和NCEP集合预报资料得到的川渝暴雨标准化ETKF信号方差(阴影区)与各自集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(a)ECMWF, ta为2007年7月17日00:00, (b)CMA, ta为2007年7月17日00:00, (c)NCEP, ta为2007年7月17日00:00, (d)ECMWF, ta为即验证时刻,(e)CMA, ta为验证时刻,(f)NCEP, ta为验证时刻

    Fig. 6  Standardized signal variance (shadow region) of Rainstorm of Sichuan Basins using ECMWF, CMA and NCEP ensemble pridiction with 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm) (a) ECMWF, ta is 00:00 17 Jul 2007, (b) CMA, ta is 00:00 17 Jul 2007, (c) NCEP, ta is 00:00 17 Jul 2007, (d) ECMWF, ta is verification time, (e) CMA, ta is verification time, (f) NCEP, ta is verification time

    图  7  使用ECMWF(a), CMA(b), NCEP(c)集合预报资料得到的山东暴雨标准化ETKF信号方差(阴影区)与各自集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(度量函数为扰动动能)

    Fig. 7  Standardized signal variance (shadow region) of Shandong Rainstorm using ECMWF (a), CMA (b), NCEP (c) ensemble prediction and 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm) (the metric of kinetic energy)

    图  8  使用ECMWF(a), CMA(b), NCEP(c)集合预报资料得到的川渝暴雨标准化ETKF信号方差(阴影区)与各自集合平均的850hPa位势高度(等值线,单位:gpm)(度量函数为扰动动能)

    Fig. 8  Standardized signal variance (shadow region) of Rainstorm of Sichuan Basins using ECMWF (a), CMA (b), NCEP (c) ensemble prediction and 850 hPa geopotential height of ensemble average (isoline, unit:gpm)(the metric of kinetic energy)

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-09
  • 修回日期:  2010-04-21
  • 刊出日期:  2010-08-31

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