风暴尺度集合预报扰动方法研究

批准号:
41430427
项目类别:
重点项目
资助金额:
326.0 万元
负责人:
闵锦忠
依托单位:
学科分类:
D0511.大气数值模式发展
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王勇、丁治英、鲍艳松、陈耀登、麻巨慧、高峰、陈丹、王树舟、杨春
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中文摘要
大气混沌特性和不完美模式使初始微小误差快速增长并最终限制可预报性,随系统时空尺度的减小,单一确定性预报的可预报性减小,因此将集合预报方法应用在风暴尺度系统上已成为国际研究热点。本项目针对风暴尺度集合预报扰动方法问题,采用数值模拟、诊断分析和理论研究相结合的方法,系统研究风暴尺度集合预报的初始条件、边界条件和物理过程扰动方法,针对风暴发展的敏感因子,研究自适应选择扰动变量的方法;发展基于集合资料同化和混合集合变换法的初始扰动方法,旨在构造在对流系统中能够快速增长且包含多尺度扰动信息的初始扰动结构,对比分析两种扰动方法的优劣,研究提出综合扰动方法;探讨对次网格独立物理过程进行倾向扰动的方法,构造新型随机物理扰动方案,使其能适用于边界层集合,并满足扰动前后模式物理方案能量守恒。研究结果不仅对风暴尺度集合预报扰动方法的认识有重要的科学意义,而且对风暴尺度集合预报系统的构建有实际应用价值。
英文摘要
It is well known that the chaotic nature in atmosphere dynamics and imperfect numerical models contribute intrinsically to the rapid growth of small errors in initial condition of any numerical weather prediction model as the forecast evolves.. As the scales of spatial and temporal become small, the predictability of a single deterministic system reduces. Therefore, ensemble forecast is considered as the effective tool to solve these problems by expressing uncertainties in initial condition, boundary condition and model physics. Recently, the application of ensemble forecast in storm-scale systems is increasingly focused on by more and more scientists in the world. In order to develop an initial perturbation scheme in the storm-scale ensemble system, the project will use the numerical simulation, analysis and diagnosis method to study the problem of boundary conditions, physical processes perturbation and sensitivity factor for storm-scale ensemble systems. In addition, the project will also develop the initial perturbation method based on data assimilation and mixed ensemble method of transformation, and generate the rapid-growth initial perturbations and physics perturbations in conservation of energy, depending upon the real-time developing storm systems. What’s more, the project will study the sub-grid independent perturbation method and build a new random physical perturbation scheme, which meets conservation of energy in model physics schemes. The above scheme can be used for the boundary ensemble system. In summary, the project has important scientific significance not only for initial perturbation scheme in the storm-scale ensemble system, but also for building the storm-scale ensemble systems.
灾害性风暴尺度天气系统非线性强、湿过程复杂、发展迅速,因此对初值和模式误差极其敏感,预报不确定性很大。目前国际上公认解决此预报不确定性的有效手段是集合预报。受限于计算条件等因素,国内外对于风暴尺度集合预报的研究起步较晚,目前尚处于较为初步的阶段。因此,本项目针对风暴尺度集合预报扰动方法问题,综合结合数值模拟、诊断分析和理论研究相结合的方法,系统性地研究了风暴尺度集合预报的初值与模式物理扰动方法,重点完成了以下三方面的研究内容:(1)发展了基于集合资料同化和多尺度混合初值扰动技术的初值扰动方法;(2)探讨了模式变量对影响风暴系统关键因子的敏感性,由此选择合适的扰动变量;(3)构造新型的随机物理扰动方法,用于有效表征风暴尺度天气模拟过程中的模式不确定性。最终在上述三点研究的基础上集成构建风暴尺度集合预报系统。项目实施至今,已造就了一批风暴尺度集合预报研究与应用的青年学术带头人和青年学子,其中博士毕业生6名,硕士毕业生19名;相关的研究结果共发表论文46篇,其中被SCI(E)收录15篇,不仅对风暴尺度集合预报扰动方法的认知具有重要科学意义,而且对风暴尺度集合预报系统的构建有着实际应用价值,为进一步开展相关预报预警工作提供了有力的科学支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Impact of the hybrid gain ensemble data assimilation on meso-scale numerical weather prediction over east China
混合增益集合资料同化对华东地区中尺度数值天气预报的影响
DOI:10.1016/j.atmosres.2018.02.014
发表时间:2018
期刊:Atmospheric Research
影响因子:5.5
作者:Wang Yuanbing;Min Jinzhong;Chen Yaodeng
通讯作者:Chen Yaodeng
General Features of Extreme Rainfall Events Produced by MCSs over East China during 2016-2017
2016-2017年华东地区极端降雨事件总体特征
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Monthly Weather Review
影响因子:3.2
作者:Liu Zhang;Jinzhong Min;Xiaoran Zhuang;R. S. Schumacher
通讯作者:R. S. Schumacher
DOI:10.1175/mwr-d-18-0182.1
发表时间:2018
期刊:Monthly Weather Review
影响因子:3.2
作者:Shizhang Wang;Xiaoshi Qiao;J. Min;Xiaoran Zhuang
通讯作者:Shizhang Wang;Xiaoshi Qiao;J. Min;Xiaoran Zhuang
DOI:--
发表时间:2016
期刊:大气科学
影响因子:--
作者:高士博;闵锦忠;黄丹莲
通讯作者:黄丹莲
DOI:--
发表时间:2016
期刊:气象科学
影响因子:--
作者:杨博雷;闵锦忠;王仕奇;王世璋
通讯作者:王世璋
对流尺度集合预报协同扰动方法研究
- 批准号:42330611
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:229.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:闵锦忠
- 依托单位:
风暴尺度集合预报误差增长机制及初始扰动方法研究
- 批准号:40975068
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:闵锦忠
- 依托单位:
基于概率预报框架的灾害性风暴数值预报研究
- 批准号:40875068
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:17.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:闵锦忠
- 依托单位:
多普勒雷达和卫星资料在三维变分同化预报系统中合理应用研究
- 批准号:40575052
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:闵锦忠
- 依托单位:
国内基金
海外基金
