WRFDA资料同化系统理论、运行与变分、混合同化新方法

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。

本次以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,致力于培养和提高相关人员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

内容详情

一、资料同化的基本理论与方法

  1. 资料同化的基本概念、发展
  2. 资料同化的主要科学问题
  3. 资料同化的理论基础与早期方法
  4. 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

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

三、观测资料与质量控制

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

WRF DA同化系统的配置

2、背景误差的构造

  1. 水平网格的设置;
  2. 垂直层次的配置;
  3. 物理方案、参数化方案的选取;
  4. 观测要素的选取
  5. 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。
  6. 背景误差的构造方法
  7. 中小尺度变分同化B的构造
  8. 混合同化中背景误差协方差的构造及其特点
  9. 混合同化中B的比例关系
  10. WRF DA变分同化的基本框架
  11. 观测算子的构造
  12. 动力平衡和物理约束的实现

五、WRF DA变分资料同化;

2、WRF DA混合同化新方法;

  1. 伴随模式及其程序编写
  2. 解决新资料的同化应用方法。
  3. ETKF-WRF DA混合同化方案的特点;
  4. ETKF集合扰动方案的说明
  5. 扩展控制变量法及其设置
  6. 流依赖的背景误差协方差的构造
  7. 实例分析;

六、1、变分同化的单点试验

2、混合同化的单点试验

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

七、同化分析增量的分析 

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

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用 

  1. 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。
  2. 暴雨天气过程的同化分析
  3. 台风天气过程的同化分析

V:158-3333-2534 

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