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散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响

刘宇迪 任景鹏 周鑫

刘宇迪, 任景鹏, 周鑫. 散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响. 应用气象学报, 2011, 22(4): 472-481..
引用本文: 刘宇迪, 任景鹏, 周鑫. 散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响. 应用气象学报, 2011, 22(4): 472-481.
Liu Yudi, Ren Jingpeng, Zhou Xin. The impact of assimilating sea surface wind aboard QuikSCAT on sea fog simulation. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(4): 472-481.
Citation: Liu Yudi, Ren Jingpeng, Zhou Xin. The impact of assimilating sea surface wind aboard QuikSCAT on sea fog simulation. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(4): 472-481.

散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40505024

详细信息
    通信作者:

    刘宇迪, E-mail: yd_liu0509@yahoo.com.cn

The Impact of Assimilating Sea Surface Wind Aboard QuikSCAT on Sea Fog Simulation

  • 摘要: 为了评估同化QuikSCAT海面风场资料对海雾模拟的影响,对发生在2006年4月3—5日的海雾过程,首先通过3个敏感性试验,研究了不同边界层参数化方案对海雾模拟的影响,发现YSU边界层参数化方案更适合海雾过程的模拟。然后对2006年4月3—5日平流雾过程和2005年6月23—24日辐射雾过程利用WRF-3DVAR系统将QuikSCAT海面风场资料同化到模式中,并以未同化和同化了QuikSCAT海面风场资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,同时对模拟预报得到的结果与实况 (卫星云图和地面观测) 进行对比,结果表明:QuikSCAT海面风场资料的三维变分同化能够改善低层其他要素场,对海雾预报有明显的正效应,但对高层的影响相对有限。
  • 图  1  2006年4月4日00:00采用MRF方案和YSU方案模拟的能见度

    (蓝线表示能见度, 单位:km;红线表示地形高度,单位:m)

    Fig. 1  The visibility simulated by MRF scheme and YSU scheme at 00:00 4 April 2006

    (the blue contour denotes the visibility, unit:km; the red contour denotes the terrain, unit:m)

    图  2  2006年4月4日00:00地面观测图

    Fig. 2  The ground observation at 00:00 4 April 2006

    图  3  2006年4月4日00:00控制试验 (a) 和同化试验 (b) 模拟得到的能见度

    (蓝线表示能见度,单位:km;红线表示地形高度,单位:m)

    Fig. 3  The visibility simulated in the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 00:00 4 April 2006 (the blue contour denotes the visibility, unit: km; the red contour denotes the terrain, unit: m)

    图  4  2006年4月4日00:00控制试验 (a) 和同化试验 (b)10 m风场 (矢量) 和2 m温度场 (等值线,单位:℃)

    Fig. 4  Wind field at 10 m height (vector) and temperature field at 2 m height (contour, unit:℃) of the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 00:00 4 April 2006

    图  5  2006年4月4日00:00控制试验 (a) 和同化试验 (b)1000 hPa相对湿度 (单位:%)

    Fig. 5  Relative humidity at 1000 hPa in the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 00:00 4 April 2006 (unit:%)

    图  6  2006年4月4日00:00控制试验 (a) 和同化试验 (b)850 hPa高度场 (红线, 单位:m) 和温度场 (蓝线,单位:K)

    Fig. 6  The potential height (red contour, unit:m) and temperature (blue contour, unit: K) fields at 850 hPa of the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 00:00 4 April 2006

    图  7  2005年6月23日09:00控制试验 (a) 和同化试验 (b) 模拟的能见度

    (蓝线表示能见度,单位:km;红线表示地形高度,单位:m)

    Fig. 7  The simulated visibility of the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 09:00 23 June 2005

    (the blue contour denotes the visibility, unit: km; the red contour denotes the terrain, unit:m)

    图  8  2005年6月23日09:00地面观测资料

    Fig. 8  The ground observation at 09:00 23 June 2005

    图  9  2005年6月23日09:00控制试验 (a) 和同化试验 (b) 海面10 m风场 (矢量) 和2 m温度场 (等值线,单位:℃)

    Fig. 9  Wind field at 10 m height (vector) and temperature field at 2 m height (contour, unit:℃) of the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 09:00 23 June 2005

    图  10  2005年6月23日09:00控制试验 (a) 和同化试验 (b) 在1000 hPa温度露点差 (单位:℃)

    Fig. 10  Dew point deficit at 1000 hPa of the control experiment (a) and assimilation experiment (b) at 09:00 23 June 2005 (unit:℃)

  • [1] Leidner S M, Isaksen L, Hoffman R N. Impact of NSCAT winds on tropical cyclones in the ECMWF 4DVAR Assimilation System. Mon Wea Rev, 2003, 131:3-26. doi:  10.1175/1520-0493(2003)131<0003:IONWOT>2.0.CO;2
    [2] 刘春霞, 王静, 齐义泉, 等.基于WRF模式同化QuikSCAT风场资料的初步试验.热带海洋学报, 2004, 23(6):69-74. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RDHY200406006.htm
    [3] Zeng Zhihua, Duan Yihong, Liang Xudong, et al. The effect of three-dimensional variational data assimilation of QuikSCAT data on the numerical simulation of typhoon track and intensity. Adv Atm Sci, 2005, 22(4): 534-544. doi:  10.1007/BF02918486
    [4] 樊琦, 王安宇, 范绍佳.珠江三角洲地区一次辐射雾的数值模拟研究.气象科学, 2004, 24(1):1-7. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKX200401000.htm
    [5] 樊琦, 吴兑, 范绍佳, 等.广州地区冬季一次大雾的三维数值模拟研究.中山大学学报, 2003, 42(1):83-86. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZSDZ200301021.htm
    [6] Pagowski M, Gultepe I, King P. Analysis and modeling of an extremely dense fog event in Southern Ontario. J Appl Meteor, 2004, 43:3-16. doi:  10.1175/1520-0450(2004)043<0003:AAMOAE>2.0.CO;2
    [7] 傅刚, 张涛, 周发琇.一次黄海海雾的三维数值模拟研究.青岛海洋大学学报, 2002, 32(6):859-867. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QDHY200206001.htm
    [8] 傅刚, 王菁茜.一次黄海海雾事件的观测和数值模拟研究.中国海洋大学学报, 2004, 34(5):720-726. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QDHY200405005.htm
    [9] Stoelinga M T, Warner T T. Nonhydrostatic, mesobeta-scale model simulations of cloud ceiling and visibility for an East Coast winter precipitation event. Appl Meteor, 1999, 38: 385-404. doi:  10.1175/1520-0450(1999)038<0385:NMSMSO>2.0.CO;2
    [10] 刘宇迪, 亓晨.散射计海面风场的二维变分模糊去除方法.热带气象学报, 2010, 26(5):620-625. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RDQX201005015.htm
    [11] Stoffelen A, Anderson D. The ECMWF Contribution to the Characterization, Interpretation, Calibration and Validation of ERS-1 Scatterometer Backscatter Measurements and Their Use in Numerical Weather Prediction Models', ESA Contract 9097/90/NL/BI Report, Eur Centre for Medium-range Weather Forecasts, Reading, England, 1995.
    [12] 石红艳, 王洪芳, 齐琳琳, 等.长江中下游地区一次辐射雾的数值模拟.解放军理工大学学报 (自然科学版), 2005, 6(4):404-408. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JFJL200504022.htm
    [13] 董剑希. 雾的数值模拟研究及其综合观测. 南京: 南京信息工程大学, 2005.
    [14] 何立富, 李峰, 李泽椿, 等.华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征.应用气象学报, 2006, 17(2):160-168. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20060228&flag=1
    [15] 刘小宁, 张洪政, 李庆祥, 等.我国大雾的气候特征及变化初步解释.应用气象学报, 2005, 16(2):220-230. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20050227&flag=1
    [16] 周梅, 银燕, 王巍巍. 2006年12月24—27日大范围大雾过程数值模拟.应用气象学报, 2008, 19(5):602-610. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20080512&flag=1
    [17] 刘宇迪, 桂祈军, 李昕东, 等.水平网格计算频散性的研究.应用气象学报, 2001, 12(2):140-149. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20010220&flag=1
    [18] 刘宇迪, 朱红伟.垂直网格计算频散性的研究.应用气象学报, 2001, 12(3):348-357. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20010346&flag=1
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-06-25
  • 修回日期:  2011-05-16
  • 刊出日期:  2011-08-31

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