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GPs水汽观测数据在高原周边地区的四维同化试验 张胜军回徐祥德。邹晓蕾。彭世球。 (①中国气裂科学研究院北京100噼1②佛罗里达州忘大学) 详细摘要 青藏高原为伞球最大与最高的高原大地形，其南侧有来自相邻的印度洋、南海等地区的异常硅著的暖 湿气流及水汽输送．并在高原南侧构成水汽异常辐合。研究表明1991年以及1998年长江流域异常洪涝大 部分特大暴雨过程对流云系可追溯到青藏高原及其周边地区。因此高原是引起东亚中国乃至日本等例地区 灾害气候异常的水汽输送关键区。但由于降水过程的复杂性以及高原及周边地区站点稀疏且观测时次少， 使得我们尉高原及周边地区的水汽分布及其变化了解仍不允分。随着GPs戍用和测节精度的提高，且GPs 可以高时问和空间分辨率遥感大气中水汽含甓，近几年得到广泛随用的GPs资料为进一步了解高原及周边 地区水汽分布提供了可能。 在将GPs产品麻用到数值模式的研究工作中，许多工作足刑绕PWV(可降水带)展开的，直接将TzD (天顶延迟总量)资料同化到模式当中的工作相对较少。本研究围绕在高原东南地区云南获取的GPs站点 资料，利用中尺度非静力模式MM5及其伴随系统，在将TzD资料直接同化到模式当中方面开展了数值试验。 删5的伴随系统包括了以伴随为基础的四维数据同化系统。在本试验中，目标函数定义为： ．，=∑．，。+．，6 Ⅲ=ll ^=(xo—x6)’口1(Xo—xB) ‘，．=∑【日(x，)一l”】『R“【片(x，)一r6”】 f=0 其中，。足背景项，用来表示模式变嚣与背景场之问的“距离”。X。是初始时刻的模式变量，X。是足背景 场，上标r表示矩阵的转置，口是一个背景误差|办方差矩阵。女为试验中同化GPs站点的总个数．J。时 值，r。“表示f时刻GPs观测值。 在本试验中，将高原东南地区云南3个GPs站点TzD资料(大理、昆明、景洪)直接同化到模式当中． 对2005年5月24日06时一5月25日06时降水过程进行了数值模拟，模式中同化窗口为3小时。 如果只将3个站点GPs资料同化到模式当中，数值试验结果表明(图1b)与不同化GPs资料直接对初 始场进行积分得到的数值模拟结果没有明显的变化(图略)，如果与实况降水分前J(闰la)相比，从强度 以及降水分布都不如实况降水。眯『此在奉个例中可以初步认为，如果只是将有限的GPs站点资料同化到数 位模式当中，可能埘模式的数值模拟结果影响不大。 随着GPS站点的逐步增多，以后将有可能得到加密的GPs观测网。利用有限的GPs站点资料，本研究 提出了“虚拟”6Ps加密站点试验方案，即将有限的GPs站点资料，经过相关模型数学处理在其水汽输送 关键区得到“加密”的GPs站点分布。实施将“加密”的GPs资料唰化到模式的计算方案，则伴随系统目 标函数改为如下形式： ‘，=∑．，。+以 m51．I+l 其中，Z为虚拟得到的“加密”GPs站点数。 数值试验结果表明：将“虚拟”的加密GPs站点资料同化到模式当中．降水分布与强度(图lc)与实 况更为接近。斟此在本个例中可以认为：将加密以后的GPs资科同化到模式当中，不但对模式的初始场有 较人的影响，而且对数值模式结果也有较为明姥的改善。 本文研究结论还需更多的个例验证。 图l 2005年5月24日12时6小时累计降水 关键词：四维同化GPs青藏高原水汽数值模拟