集合卡尔曼滤波（EnKF）岸基雷达资料同化对登陆台风数值模拟的影响研究.pdf

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5、放大，使得预报结果严重偏离实际天气状况。资料同化过程将模式背景场和观测资料基于一定的数学理论进行融合，获得理论上误差较小的分析场，能够为数值模式提供较为准确的预报初始条件，在一定程度上提高模式预报能力。岸基雷达能够探测登陆台风内核精细结构，合理地利用雷达资料对提升我国登陆台风数值预报很有意义。集合卡尔曼滤波利用一组集合成员构建具有“流依赖”特性的背景误差协方差，目前在国内雷达资料同化的台风研究中仍不多见。利用集合卡尔曼滤波同化我国岸基雷达资料来研究登陆台风的数值预报问题，是一个很有意义的工作。本文利用美国宾州州立大

6、学开发的PSUWRF-EnKF同化系统结合我国岸基雷达径向风资料对近年来三个登陆台风“彩虹（1522）”、“莫兰蒂（1010）”、“威马逊（1409）”进行了数值试验。发现雷达资料集合同化技术能够显著地改善台风路径、强度、结构和降水模拟。通过循环资料同化，分析场台风位置逐渐向实测位置靠近，最终使得台风登陆点的模拟误差小于10km。三个台风平均来看，经过8h循环同化雷达资料后，台风路径误差相比同化前开始呈现正效果，同化窗内平均误差从未同化资料的60km减小到同化后的20km左右，多时次循环同化后路径误差可低于10km

7、。台风强度从循环同化初期就有比较明显的改进效果，平均台风强度误差可以减小到10hPa以下，雷达资料同化能够比较显著地使得台风加强。在台风“彩虹”同化分析中还发现，随着同化资料次数增多，高层暖心结构明显加强、最大风速半径收缩、风眼收缩、对流非对称结构与实测接近。同化增量显示，随着循环次数增加，资料对模式背景场的修正逐渐集中于台风内核。资料循环同化一定程度上改善了台风降水的预报，并且同化资料时次越多，降水预报TS评分提高越多。进一步将雷达资料按距台风中心距离分成小于100km、100-200km和大于200km三部分分

8、别进行同化，从“彩虹”试验结果来看，仅同化台风100km半径范围内资料在台风路径、强度、结构等方面均可以得到与同化所有资料基本相同的同化效果，而仅同化100-200km和200km以外范围内资料效果却不显著。同化内核100km范围内资料和同化全体资料在三个台风试验中均得到十分接近的效果，多时次循环同化后路径和强度误差分别可低于5km和5hPa。表明内核资料改