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| 1 | “7·20”郑州特大暴雨的多模式对比及高分辨率区域模式预报分析显示文摘7月20日郑州遭遇特大暴雨,郑州站单日降水量(552.5 mm)和1 h降水量(201.9 mm)皆打破了该站建站以来的历史纪录。本文采用地面降水观测、静止卫星观测、再分析资料和数值模式预报数据对此次过程开展了多模式预报偏差原因分析和江苏省精细化天气分析和预报系统(Precision Weather Analysis and Forecasting System,PWAFS)的极端强降水预报能力分析。主要结论:1)此次暴雨过程因副热带高压西伸与台风”烟花”加强使二者之间的东风急流加强,并叠加地形的抬升作用而引起,前者提供了大尺度水汽条件,后者提供了局部动力条件;2)欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-range Weather Forecasts,ECMWF)模式和美国国家环境预报中心全球预报系统(Global Forecast System,GFS)的降水落区较好,中心略偏北,但强度显著偏低。PWAFS模式预报的降水量级高于全球模式,且具有沿地形分布的特征,但存在降水位置偏西和降水范围更为孤立等问题。3)结合再分析资料和PWAFS预报,对应此次强降水区域,7月20日白天存在中低层切变发展成闭合低压系统的过程,为对流发展提供了动力条件。 | 史文茹 李昕 曾明剑 张冰 王宏斌 朱科锋 诸葛小勇 | 2021 | 大气科学学报2021，44，5： | 32 |
| 2 | 基于雷达资料同化的飑线过程数值模拟试验研究显示文摘利用中尺度WRF模式及其3DVAR同化系统对2014年3月30日发生在我国华南地区的一次飑线过程展开多普勒天气雷达资料的同化效果试验研究。首先对雷达资料进行去地物杂波、退速度模糊等预处理,后设计了基于不同雷达观测量的同化试验及同化频次的敏感性试验。结果表明:直接循环同化雷达径向风资料和雷达反射率因子能够增加数值模式中的中小尺度信息,提供可靠的水汽分布;不同的同化频次对同化结果影响显著,每12 min同化间隔的结果略优于30 min、60 min同化间隔;同化雷达反射率因子和径向风资料分别对模式的总水场和风场有显著调整,联合同化雷达反射率因子和径向风资料比单独同化反射率因子或径向风更能改善飑线垂直结构配置,促使地面冷池和雷暴高压配合,进一步改善模式对大雨和暴雨量级降水预报效果。 | 沈艳秋 黄兴友 沈菲菲 沈妍琰 陈晓颖 | 2021 | 气象科学2021，41，1： | 7 |
| 3 | 两种动力控制变量对比分析及其对台风同化和预报的影响显示文摘目前常用的流函数-势函数(ψ-χ)和水平风分量(U-V)两种动力控制变量方案分别被认为适用于大尺度同化和对流尺度同化,而两种方案在台风尺度同化中的具体特征及其对台风预报的影响尚未明确。基于WRF-3DVarDA系统,分析不同动力控制变量方案的背景场误差协方差的统计特征,并进行了单点观测同化理想试验和5场台风过程的20组连续循环同化和预报批量试验。两种动力控制变量方案的背景场误差协方差的统计特征分析表明,ψ-χ方案背景场误差更小、长度尺度更大,而U-V方案的局地性特征更明显,方差更大;单点观测试验证实了两种方案的统计特征,也表明ψ-χ作为控制变量会导致虚假负增量的出现;批量试验表明,U-V方案的台风路径、最大风速以及台风强度的整体优于ψ-χ方案;诊断分析表明,U-V方案得到的更合理的热动力结构特征是提高台风预报的主要原因。 | 卢长浩 陈耀登 孟德明 | 2019 | 大气科学学报2019，42，6： | 6 |
| 4 | 2020年江苏主汛期短期暴雨预报检验显示文摘基于江苏预报业务常用的三个全球模式(ECMWF、NCEP-GFS、CMA-GFS)、三个区域模式(CMA-MESO、CMA-SH9、PWAFS)、本地客观预报和预报员主观预报,对2020年江苏主汛期(6—9月)中的短期暴雨预报总体性能进行检验,并按降水性质分稳定性暴雨和对流性暴雨分别进行了检验和个例展示。结果表明:从总体检验来看,预报员的暴雨主观预报仅在24 h时效内相比于ECMWF有TS评分正技巧,本地客观和预报员暴雨预报的TS评分>区域模式>除ECMWF以外的全球模式,且无论是全球模式还是区域模式,并非分辨率越高预报性能越好;区域模式的暴雨预报大多面积偏大,空报率较高;全球模式除ECMWF以外的暴雨预报大多面积偏小,漏报率较高;20时起报的CMA-MESO的预报性能明显好于08时起报的预报;对于稳定性暴雨预报,应重点参考ECMWF、48 h时效内的本地客观预报和20时起报的CMA-MESO;对于对流性暴雨预报,应重点参考区域模式CMA-SH9、PWAFS和24 h时效内的本地客观预报。 | 苏翔 刘梅 康志明 李昕 | 2022 | 气象2022，48，3： | 5 |
| 5 | 循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用显示文摘利用WRF(Weather Research Forecast)模式及其3D-Var(Three-Dimensional Variational assimilation)变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明:以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因在于预报的低层西北冷空气较强,从而导致较强的低层切变,再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明,对于单次雷达资料,同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率,对低层热力层结有改善作用,为飑线发展提供了不稳定能量;对于循环同化,通过观测的影响和模式自身的热动力调整,对流场也有较好的修正作用,为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。 | 董琪如 邱晓滨 王莹 王泽林 李季 梁绵 | 2021 | 气象与环境学报2021，37，3： | 4 |
| 6 | 不同控制变量的AMSR2资料同化方法对台风“山神”预报的影响研究显示文摘以2012年生成于太平洋西岸的第23号台风'山神'(Son-tinh)为个例,在WRFDA-3DVar同化系统中结合新型AMSR2同化模块,探讨两种不同的同化背景误差协方差(CV5、CV7)和不同的模式背景场启动机制(冷,热启动)对台风预报影响的研究。结果表明:(1)同化系统的分析场相对于背景场,对AMSR2辐射率资料亮温的模拟,在观测残差、标准差、均方根误差方面均有不同程度的减小。可以很好地模拟出台风的热力学结构,提高模式分析场的质量,从而进一步提高台风预报的准确度;(2)总体而言使用UV风的控制变量方案(CV7)的效果略好于使用流函数和势函数的方案(CV5)。CV7方案的正向温度增量区域大于CV5,尤其是在台风中心区域附近,正向温度增量有助于台风暖心结构的形成;(3)热启动的spin-up过程可以改善模式的热力结构和水汽特征;CV7方案可以在更小尺度上将背景场和观测联系起来且在边界附近产生的误差更小。热启动结合CV7方案对于台风路径的预报最为有效。 | 束艾青 许冬梅 沈菲菲 夏晓丽 楚志刚 卞慧敏 | 2019 | 海洋预报2019，36，5： | 3 |
| 7 | Improved Land Use and Leaf Area Index Enhances WRF-3DVAR Satellite Radiance Assimilation: A Case Study Focusing on Rainfall Simulation in the Shule River Basin during July 2013显示文摘The application of satellite radiance assimilation can improve the simulation of precipitation by numerical weather prediction models. However, substantial quantities of satellite data, especially those derived from low-level(surface-sensitive)channels, are rejected for use because of the difficulty in realistically modeling land surface emissivity and energy budgets.Here, we used an improved land use and leaf area index(LAI) dataset in the WRF-3 DVAR assimilation system to explore the benefit of using improved quality of land surface information to improve rainfall simulation for the Shule River Basin in the northeastern Tibetan Plateau as a case study. The results for July 2013 show that, for low-level channels(e.g., channel 3),the underestimation of brightness temperature in the original simulation was largely removed by more realistic land surface information. In addition, more satellite data could be utilized in the assimilation because the realistic land use and LAI data allowed more satellite radiance data to pass the deviation test and get used by the assimilation, which resulted in improved initial driving fields and better simulation in terms of temperature, relative humidity, vertical convection, and cumulative precipitation. | Junhua YANG Zhenming JI Deliang CHEN Shichang KANG Congshen FU Keqin DUAN Miaogen SHEN | 2018 | Advances in Atmospheric Sciences2018，35，6： | 2 |
| 8 | 结合中尺度模式物理约束的雷达回波临近外推预报方法研究显示文摘研究设计了一种结合中尺度模式物理约束的雷达回波临近智能外推预报方法,该方法在外推预报时效(0—2 h)内即利用中尺度高分辨率模式信息对外推进行约束。首先将模式风场和雷达回波轨迹风场融合成融合风场,然后利用融合风场光流外推形成动力约束外推;并在此基础上利用模式诊断产品和雷达历史资料通过投票回归器集成多种深度学习算法构建回波强度频率分布的预测模型,最终基于预测模型结果利用降水频率匹配订正技术对外推预测的原始回波强度进行订正形成物理约束外推方法。通过2个典型个例,以及2年主汛期的长期检验对原始光流法、动力约束外推方法和物理约束外推方法进行综合评估,结果表明:动力约束外推通过改善光流法回波在边缘的堆积扭曲从而改进了预报性能,物理约束外推通过基于模式信息预测的回波频率分布调整回波强度实现回波的增强和减弱来改善预报性能,随着时效延长改善越来越明显,整体而言物理约束外推是其中最优的方案。 | 孙泓川 吴海英 曾明剑 程丛兰 | 2022 | 气象学报2022，80，2： | 1 |
| 9 | 扩展水凝物控制变量的雷达资料同化对台风“天鸽”数值模拟的影响显示文摘利用WRF(Weather Research and Forecast)模式及WRFDA(WRF model data assimilation system)系统,针对2017年台风“天鸽”个例通过同化雷达径向速度(Vr)和反射率因子(RF),研究水凝物控制变量的雷达资料同化对台风分析预报的影响。研究表明:雷达径向速度的直接同化有效地改进了模式初始场中台风涡旋区的中小尺度信息,分析场中产生了气旋性的风场增量,对模式背景场中的台风有显著增强作用。通过在传统控制变量中扩展针对水凝物的控制变量可有效地同化雷达反射率因子资料,对初始场的水物质进行调整,并对随后确定性预报的台风路径和强度都有一定的正效果。此外,相比没有水凝物控制变量的雷达同化试验,加入了水凝物控制变量的雷达资料同化试验降水预报效果更好。这为将我国近海的地基多普勒天气雷达用于台风初始化分析和预报提供了一定的技术支撑和保障。 | 沈菲菲 闵锦忠 吴乃庚 李泓 束艾青 王易 欧紫娴 | 2023 | 热带气象学报2023，39，1： | 0 |
| 10 | 不同控制变量方案对广州暴雨过程雷达资料同化和预报的影响显示文摘为了探讨WRFDA同化系统中不同控制变量方案(CV5,CV6和CV7)所构建的背景误差协方差对雷达资料同化的影响,本文以2017年5月7日发生在广州的一次暖区暴雨为研究个例,开展了不同控制变量方案的单点观测同化试验和雷达同化试验(Exp-CV5,Exp-CV6和Exp-CV7),并对同化试验结果进行诊断分析。单点试验和单次雷达资料同化试验的分析结果表明,Exp-CV6对湿度场的影响最大且在大气中层的比湿均方根误差最小,而Exp-CV7分析增量的影响更集中且梯度更大,更有利于保留中小尺度信息,对风场的模拟效果最好。经过3 h雷达资料循环同化后,Exp-CV7可以更准确地模拟出对流系统的结构,并对本次暖区暴雨雨带与强降水中心位置的预报效果最佳,其次是Exp-CV6。这主要是因为CV7方案对动力场的调整更有利于局地对流的发展,而CV6方案对湿度场的调整较CV5方案更有优势。 | 庞盈 陈生 胡俊俊 陈海琴 黄朝盈 | 2023 | 中山大学学报(自然科学版)(中英文)2023，62，3： | 0 |
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