数据同化组成部分对初始条件和误差增长的影响

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万方数据
维普

中文摘要：若不考虑特定的数据同化方法,数据同化通常可被分解为先验信息、观测算子、观测误差协方差和背景误差协方差等组成部分.本文基于经典的Lorenz模式,研究了数据同化各组成部分对初始条件误差和预报误差的影响,以期为设计不同尺度天气系统的数据同化方法提供理论基础.研究结果表明,预报误差经历三个典型阶段:0～5天为预报误差的缓慢增长期;5～15天为预报误差的快速增长期,其中确定性预报和集合预报的误差增长速率具有显著差异;15天后为预报误差的饱和期.数据同化可通过提供更加准确的初始条件,进而提升可预报性.相比于静态背景误差协方差(B),流依赖的背景误差协方差(Pf)可提供更精确的初始条件,因此当瞬时观测或频繁的时间平均观测被同化时,循环同化效果优于离线同化;但当时间平均观测频率低时则结果相反,这是因为循环同化在模式缺乏预报技巧时无法构造具有信息的先验估计,且流依赖的Pf相比于静态的B不能有效地从含信息量低的观测中提取出观测信息.瞬时观测相比于时间平均观测包含更多的信息,因此在时间频率低的观测系统中,瞬时观测应优先被考虑.此外,集合预报优于确定性预报,且集合预报的优势在观测信息较少和模式预报技巧较低时更为显著.

作者：

王仲睿、孙浩昊、雷荔傈、谈哲敏、张熠

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作者单位：

南京大学大气科学学院,中尺度灾害性天气教育部重点实验室,南京 210023

南京大学关键地球物质循环前沿科学中心,南京 210023

关键词：

资料同化大气可预报性背景误差协方差集合预报

基金：

国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目关键地球物质前沿科学中心基金项目中央高校基础研究基金项目

项目编号：

421925534192203641775057JBGS21020209-14380097

出版年：

2024

DOI：

10.1360/N072023-0080

中国科学(地球科学)

中国科学院

中国科学(地球科学)

CSTPCD北大核心

影响因子：1.828

ISSN：1674-7240

年,卷(期)：2024.54(1)

参考文献量1