GRAPES-Meso模式动力框架与物理过程对预报误差影响研究.pdfVIP

第27卷第2期 成都信息工程学院学报 VoI．27No．2 2012年4月 OFC}正N(；DUUNI、住RSnYOFINFoRM^T10NTE口印Ⅶ)IoGY JOURNAL 却r．2012 文章编号：1671．1742(2012)02．0202．09 预报误差影响研究 张涵斌1， 陈 静2， 龙柯吉3 610025) 摘要：为了研究GRAPES-Meso区域中尺度模式误差特点，评估模式动力框架和物理过程对预报误差的影响重 要性，为GRAPES区域集合预报系统方案设计提供参考，基于GRAPES中尺度模式设计了4组对比试验，每组试 性误差。系统性误差水平和垂直分布特征主要由咄Es模式动力框架产生，物理过程对系统性误差影响相对较 小；(2)在模式层底和模式层顶，GRAPES模式层与等压面层转换方案中，预报存在较为明显的垂直插值误差；(3) 边界层方案对GRAPES模式低层动力场预报误差有重要影响，可以显著减少模式低层动力场预报误差。结果表明 虑动力框架引起的模式不确定性。 关键词：气象学；数值预报；GRAPES-Meso；预报误差；动力框架；物理过程；影响 中图分类号：1456．7 文献标志码：A 0 引言 Assimilationand 自2000年以来，中国气象局自主开发了新一代全球／IX域同化预报系统(Global／Regional PredictionEnhanced 球模式通用的动力框架以及物理过程参数化方案【4J。资料同化系统采用三维变分，现在正逐步向四维变分过 化H1；物理过程参数化经过对国际先进参数化方案的优选与优化，形成了辐射，边界层、陆面过程参数化。积云对 流参数化和微物理过程等多种适合研究和预报应用的方案¨-3J，并逐步针对中国天气特点进行着优化改进[4]4。 大的问题。庄照荣等【l3J指出在集合卡尔曼滤波同化系统中，模式误差是不可忽略的囚索，并用不同分辨率的模 式预报差异估计了GRAPES全球模式的模式误差，研究发现模式误差随着分辨率降低而线性增加，而且模式误 差随着预报时效的增加呈现线性增长的趋势。 过去的研究表明，区域模式预报误差主要来源于初值、模式和边界条件【1416|，在模式误差中，模式动力框架 和物理过程参数化方案足模式误差的主要影响因素，GRAPES动力框架误差特征是什么?物理过程对预报误差 收稿日期：2011-10-31 基金项目：国家自然科学基金资助项目。中国气象局公益性行业(气象)科研专项基金资助项目(G唧200906007) 第2期 张涵斌等：GRAPES-Meso模式动力框架与物理过程对预报误差影响研究203 据有用的信息。 1研究个例简介 东南部、江苏北部、安徽北部等地24小时累计降水量一般在100 及急流的分布可以看出这3个个例的影响系统不同，可以代表不同的环流形势和天气类型。 (a)2008年7月23日鹏时 (b)2∞8年7月25日惦时 (c)2008年6月6日08时 圈1中国区域吣时前24h累积降水实况图 (a)2008年7月23日08时 (b)2008年7月25日嘴时 (c)2008年6月6日08时 图2 GRAPES同化系统产生的鹏时东亚区域500hPa高度(等值线)、850h_Pa风场及风速分析(单位：m／s) 2试验方案设计 分系统同化、探空和地面观测资料对背景场进行同化分析后，获得GRAPES模式初始场。 为了分析模式动力框架和物理过程参数化方案对GRAPES模式误差的影响特征，设计了全物理过程模式和 关闭所有物理过程模式(即只考虑动力框架)对比试验，如表1所示。 成都信息工程学院学报 第27卷