ISSN 1004-4965

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FY-2E晴空风矢同化对台风分析和预报的影响研究

隋新秀 王振会 鲍艳松 张庆 吴月

隋新秀, 王振会, 鲍艳松, 张庆, 吴月. FY-2E晴空风矢同化对台风分析和预报的影响研究[J]. 热带气象学报, 2018, 34(6): 819-831. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.010
引用本文: 隋新秀, 王振会, 鲍艳松, 张庆, 吴月. FY-2E晴空风矢同化对台风分析和预报的影响研究[J]. 热带气象学报, 2018, 34(6): 819-831. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.010
Xin-xiu SUI, Zhen-hui WANG, Yan-song BAO, Qing ZHANG, Yue WU. STUDY ON THE APPLICATION OF AMVS IN CLOUD-FREE REGIONS BASED ON FY-2E SATELLITE IN TYPHOON ANALYSIS AND FORECAST[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(6): 819-831. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.010
Citation: Xin-xiu SUI, Zhen-hui WANG, Yan-song BAO, Qing ZHANG, Yue WU. STUDY ON THE APPLICATION OF AMVS IN CLOUD-FREE REGIONS BASED ON FY-2E SATELLITE IN TYPHOON ANALYSIS AND FORECAST[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(6): 819-831. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.010

FY-2E晴空风矢同化对台风分析和预报的影响研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.010
基金项目: 

国家自然科学基金 41175035

国家自然科学基金 40475018

国家重点基础研究发展计划 2009CB421502

江苏高校优势学科建设工程资助项目 PAPD

详细信息
    通讯作者:

    王振会,男,山东省人,教授,博士研究生导师,从事大气遥感研究。E-mail: eiap@nuist.edu.cn

  • 中图分类号: P456.7

STUDY ON THE APPLICATION OF AMVS IN CLOUD-FREE REGIONS BASED ON FY-2E SATELLITE IN TYPHOON ANALYSIS AND FORECAST

  • 摘要: 为了研究“二阶差分法”反演的晴空区风矢同化在台风分析和预报中的作用,以1509号台风“灿鸿”和1211号台风“海葵”为例,首先利用WRF-3DVAR系统对晴空风矢进行同化,探讨了晴空风矢的引入对模式初始场的影响。然后利用WRF模式对两个个例分别进行48 h的预报试验。通过对比控制试验和同化试验,结果表明,同化晴空风矢资料能够对初始风场和位势高度场进行合理的调整,在台风周围引导气流的作用下,台风路径与实况更靠近,从而提高了台风路径的预报效果。除此之外,同化晴空风矢对台风强度以及风场预报也有一定的改善作用,还可更准确地预报出降水的落区及雨强,提高降水预报质量。因此,晴空风矢的引入,有利于改善模式的初始场,从而提高WRF模式对台风的预报能力。

     

  • 图  1  2015年8月5日12时晴空风场

    a.质量控制前;b.质量控制后。

    图  2  初始场风速的平均均方根误差随高度的变化

    a. “灿鸿”;b. “海葵”。

    图  3  控制试验(a、c)和同化试验(b、d)初始场800 hPa风场分布图

    a、b. 10日12时“灿鸿”;c、d. 6日00时“海葵”。

    图  4  三个等压面上的位势高度增量

    单位: gpm。
    a、d. 200 hPa; b、e. 500 hPa; c、f. 800 hPa;a~c. 10日12时“灿鸿”;d~f. 6日00时“海葵”。

    图  5  2015年7月9—10日台风“灿鸿” 48 h路径预报与实况对比

    a. 9日12时;b. 9日18时;c. 10日00时;d. 10日06时;e. 10日12时。

    图  6  2012年8月5—6日台风“海葵”48 h路径预报与实况对比

    a. 5日12时;b. 5日18时;c. 6日00时。

    图  7  台风平均预报路径误差(a、d)、平均最大风速预报与实况的绝对偏差(b、e)及平均最低海平面气压值(c、f)随时间的变化

    a~c. “灿鸿”;d~f. “海葵”。

    图  8  24 h累积降水量

    单位:mm。a、d.控制试验;b、e.同化试验;c、f.实况。
    a~c. “灿鸿”2015年7月11日00时—12日00时(UTC); d~f. “海葵”2012年8月7日00时—8日00时(UTC)。

    图  9  ETS评分

    a. “灿鸿”;b. “海葵”。

    图  10  风速的平均均方根误差(RMSE)随预报时长的变化

    a. “灿鸿”;b. “海葵”。

    表  1  质量控制前后的晴空风场与NCEP风场对比的BIAS、SD、RMSE

    个例 日期 质控前 质控后
    BIAS SD/(m/s) RMSE/(m/s) BIAS SD/(m/s) RMSE/(m/s)
    V/(m/s) Ang V/(m/s) Ang
    “灿鸿” 12z09Jul 11.52 11.71 12.21 21.86 0.43 11.30 0.88 4.99
    18z09Jul 11.65 -29.52 4.09 20.01 1.33 -3.88 1.94 5.47
    00z10Jul 11.56 -25.17 5.12 18.90 1.94 4.59 3.76 6.71
    06z10Jul 11.26 -13.28 10.37 20.53 1.10 7.45 2.65 5.13
    12z10Jul 12.14 20.47 2.07 18.35 1.09 -2.42 0.37 4.11
    平均 11.63 -7.16 6.77 19.93 1.18 3.41 1.92 5.28
    “海葵” 12z05Aug 10.91 -2.99 7.51 19.93 1.01 -2.06 1.28 3.70
    18z05Aug 11.91 -10.68 7.79 21.03 0.89 0.47 1.89 4.60
    00z06Aug 11.50 4.89 6.69 17.80 -0.57 2.00 3.98 7.02
    平均 11.44 2.93 7.33 19.59 0.44 0.14 2.38 5.11
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    表  2  质量控制前后的晴空风场与探空风对比的BIAS、SD、RMSE

    个例 日期 质控前 质控后
    BIAS SD/(m/s) RMSE/(m/s) BIAS SD/(m/s) RMSE/(m/s)
    V/(m/s) Ang V/(m/s) Ang
    “灿鸿” 12z09Jul 9.35 66.24 12.70 21.01 0.26 23.99 2.69 6.87
    00z10Jul 7.30 12.89 12.78 18.50 1.42 5.69 2.05 4.63
    12z10Jul 7.71 51.33 9.86 15.64 0.20 6.77 2.20 3.84
    平均 8.12 43.49 11.78 18.38 0.63 12.15 2.31 5.11
    “海葵” 12z05Aug 7.78 33.23 8.09 14.31 -0.12 -0.39 1.65 3.85
    00z06Aug 7.23 41.62 9.49 16.47 -0.07 -6.62 1.56 3.51
    平均 7.51 37.43 8.79 14.89 -0.10 -3.51 1.60 3.68
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    表  3  试验方案

    个例 试验名称 同化方案 同化时间
    “灿鸿” CTRL 不同化晴空风矢资料
    AMVs 每6 h循环同化质量控制后的晴空风矢 201507091200 UTC—101200 UTC
    “海葵” CTRL 不同化晴空风矢资料
    AMVs 每6 h循环同化质量控制后的晴空风矢 201208051200 UTC—060000 UTC
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    表  4  24 h累积雨量的均方根误差(RMSE)及相关系数(R)

    台风 站点数 试验名称 RMSE/mm R
    “灿鸿” 323 CTRL 50.08 0.47
    AMVs 21.95 0.75
    “海葵” 141 CTRL 32.80 0.76
    AMVs 32.64 0.78
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-18
  • 修回日期:  2018-09-08
  • 刊出日期:  2018-12-01

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