【案例】WRFDA资料同化系统理论、运行 与变分、混合同化新方法技术

查看原文>>>WRF DA资料同化系统理论、运行与与变分、混合同化新方法技术应用

目录

一、资料同化的基本理论与方法

二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行 (实践操作)

三、观测资料与质量控制

四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造

五、WRF DA变分资料同化、WRF DA混合同化新方法

六、变分同化的单点试验、混合同化的单点试验

七、同化分析增量的分析

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用

其它大气相关

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        数值预报已经成为提升预报质量的重要手段，而模式初值质量是决定数值预报质量的重要环节。资料同化作为提高模式初值质量的有效方法，成为当前气象、海洋和大气环境和水文等诸多领域科研、业务预报中的关键科学方法。资料同化新方法的快速发展，气象常规资料、卫星遥感观测和大气环境等多种资料日益增加，为资料同化的有效应用奠定了坚实的科学基础，也导致许多新的复杂科学问题，增加了实际应用的难度。

     本内容以WRF DA变分资料同化系统为核心，针对实际应用中的重点和难点问题，开展资料同化理论和方法的讲解，并结合实际天气个例，致力于培养和提高大家的理论水平和实际应用能力。

【目标】：

1.掌握和理解资料同化的理论；
2.熟悉Linux环境下的配置和应用；
3.掌握背景误差协方差、物理约束关系的调优和更新；
4.掌握新观测资料同化的关键技术，如观测算子的构造、伴随程序的发展等；
5.熟悉同化结果的分析方法；
6.掌握Bash、GRADS、NCL等后处理工具进行结果处理及分析;
7.掌握在气象、环境、生态、水文等领域应用技术的拓展和方法;
8.熟练掌握WRF ETKF-3DVAR DA混合同化系统的应用;

【内容简述】：

一、资料同化的基本理论与方法

资料同化的基本概念、发展
资料同化的主要科学问题
资料同化的理论基础与早期方法
各种资料同化方案及其特点

二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行 (实践操作)

Linux基本命令的应用
Linux环境变量的设置
编译器的安装与设置
WRF DA的环境变量和动态库的配置等；
WRF DA的安装、编译及运行等。
GrADS、NCL绘图的编译安装与使用

三、观测资料与质量控制

观测资料的基本要求
常规观测资料与非常规观测
卫星资料及其同化
新型观测系统
观测资料的质量控制及一般方法。

四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造

水平网格的设置；
垂直层次的配置；
物理方案、参数化方案的选取；
观测要素的选取
背景误差协方差的作用和常用的构造方法，如新息向量法（以GRAPES模式为例）、NMC方法等（WRF DA的三维变分程序为例。
背景误差的构造方法
中小尺度变分同化B的构造
混合同化中背景误差协方差的构造及其特点
混合同化中B的比例关系

五、WRF DA变分资料同化、WRF DA混合同化新方法

WRF DA变分同化的基本框架
观测算子的构造
动力平衡和物理约束的实现
伴随模式及其程序编写
解决新资料的同化应用方法。
ETKF-WRF DA混合同化方案的特点；
ETKF集合扰动方案的说明
扩展控制变量法及其设置
流依赖的背景误差协方差的构造
实例分析；

六、变分同化的单点试验、混合同化的单点试验

质量场单点试验
风场单点试验
湿度场的单点试验
流依赖属性的试验分析（结合槽和台风）
分析增量的结构与物理约束关系

七、同化分析增量的分析

不同观测资料对分析的影响
不同观测要素对分析的影响
有效观测资料的确定
分析增量的认识

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用

结合实际的天气个例，重点掌握WRF DA和WRF ETKF-3DVAR混合同化系统的同化、预报的参数设置、新资料的同化方法和系统运行、结果分析，以及与其他模块的耦合等。
暴雨天气过程的同化分析
台风天气过程的同化分析

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