天气诊断分析第2章资料处理和客观分析.pptVIP

对圆内所有Ｎ个观测值都算出它们与各自内插值的差??1，??2，...??N，并计算这些差值的加权平均(2.28)C?就是来自高度场的订正值。式中Wi为权重系数。Wi有很多种形式，但最主要的特征是和格点到ｉ点的距离的平方成反比，其物理意义是，观测值对格点值的影响程度随着它们之间距离的平方而减小。显然，这种公重系数是各向同性的，它在平面上的分布是一个个同心圆。例如可以取Wi=(R2-r2i)/(R2+r2i)，式中ri是格点到ｉ点的距离，R是扫描半径。图2.6圆形区域如果在求取格点的高度分析值时还要使用风场的观测资料，则还需要求出来自风场的订正值Cv0。设所要求取的格点分析值为?d，则有假定在图2.6所示的圆内位势高度是线性变化的，利用台劳展式将?d在ｉ点展开：即：(2.29)将地转风关系代如得：对圆内有测风报告的站点加权平均，便得到来自风场的订正值(2.30)M为圆内有测风的站点个数，显然M＜N于是，总订正值为：(2.31)a?和av为加权系数，可根据需要加以调整。比如，对于风场好用的地区，av可以取得大一些，反之亦然，但a?和av之间必须满足以下关系：由此得到格点的分析值为(2.32)这是对于影响半径R进行的第一次许订正，然后逐渐缩小R进行重复订正。每次订正后的分析场用作下一次订正的估计值。在连续订正过程中，缩小影响半径可以去掉估计场的大尺度误差，使分析场越来越逼近观测结果。在逐次订正中还可以采用不同形式的权重系数。图2.7线性插值多项式拉格朗日垂直插值法气象资料在垂直方向上往往是不等距的，为计算方便起见，常常需要将资料进行垂直插值。**第二章资料处理和客观分析记录错情判断补缺测或漏传记录实测风矢量的分解风场订正平滑和滤波尺度分离§2.1资料处理§2.1资料处理气象观测的种类：有常规站点观测，有非定点海洋观测；有飞机观测，有气象卫星观测，有人工观测；有定时观测，非定常观测等等。怎样使用这些资料呢？有两个基本要求：一、可靠性，二、便于使用。问题：①气象测站分布不规则，但是数值预报中的网格点是规则的，因而资料无法直接使用。②从观测、编码、发报，到传递、转换、接收等，在每个工序和环节上，都存在着出错的可能性。要正确使用气象资料，必须经过必要的处理。比较简单的资料处理可分为以下几个方面：记录错情判断①利用要素值的上限值和下限值进行判断；②利用要素值的空间连续性进行判断（与周围记录比）；③利用要素值的时间连续性进行判断（与前后记录比）。补缺测或漏传记录一般可把缺测或漏传记录的测点看作是一个网格点，然后由下节介绍的客观分析方法，利用周围已有的测站记录，插一个值补上。实测风矢量的分解图2.1实测风矢量的分解实测风分解为东西和南北两个分量，u向东为正，V向北为正。(2.1)这里V为实测风速值，?为测风报告发布的风向度数。如，实测风为西南风，?为240°，风速10m/s，算得：风场订正诊断分析一般都是在有限区域内进行的，多数都采用正方形网格。客观分析后所得到的网格点上的u、v分量值，并不处处与网格区的ｘ，ｙ轴平行，因此还必须进行风向订正。图2.2风场订正示意图如图2.2，先考虑在基线以西的某一网格点A，N是北极，NO为基线，NA和CA分别为经过A点的经线和纬线，MA和LA分别和这个正方形网格系统的X轴及Y轴平行。假设A点的风速在经纬的分量分别为u和v。而在网格的X，Y方向的分量分别为ｕ、ｖ，由于A点所在的经线不与基线相平行，故ｕ、ｖ分量和ｕ、ｖ分量彼此也不平行，而是有一夹角α，α＝∠ANO。由图可看出，它们之间有如下的换算关系：(2.2)(2.2)是针对基线以西网格的。在基线以东的网格，(2.2)相应改为在基线上的网格，α＝0°，则ｕ‘＝ｕ、ｖ’＝ｖ。即不必订。设在某基线以西的网格点上，ｕ＝ｖ＝10米／秒，α＝45°由(2.2)式订正后平滑和滤波气象观测资料，总存在着各种各样的误差。误差将会影响计算的结果，为了减少误差的影响，通常在计算之前先对原始资料等进行平滑和过滤（滤波），滤掉那些次要的小的天气意义的东西，而保留和突出主要的量。现分别介绍如下：(1)一维平滑算子又称三点平滑算子(2.3)展成富氏级数，可写成：(2.4)这里C为常数，A为波动的振幅。K=L/2?为波数，L为波长，为位相。同样在xj+1和xj-1点，函数ｆ(x)可写成(2.5)将fj+1、fj、fj-1代入(2.3)式得：(2.6)比