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《大气科学》 2005年06期
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GRAPES全球三维变分同化系统——基本设计方案与理想试验

庄世宇  薛纪善  朱国富  赵军  朱宗申  
【摘要】:中国气象局数值预报研究中心开发了一个全球和区域统一框架的格点三维变分资料同化系统(GRAPES3D-Var)。作者给出全球版本的方案设计,采用单点观测试验检验方案设计的合理性和正确性。全球方案选择流函数、速度势、非平衡高度和相对湿度作为分析求解的控制变量,用线性平衡方程作为质量场和风场的动力约束,通过预调方法解决背景误差协方差矩阵阶数过大和难以求逆的问题,其中垂直变换和物理变换以及观测算子设计等方面与区域方案相同,但预调的水平变换采用球谐函数谱滤波表示背景误差协方差的水平相关模型,避免了递归滤波在高纬和极区因相关尺度过大无法实施的问题。另外,设计了一个使极区插值和差分计算完全闭合的网格以及相应的算法,解决了极点分析问题。单点观测理想试验结果表明,GRAPES 3D-Var系统能够合理给出全球任何地区的分析。

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋煜;徐海明;徐晓波;黄振;濮文耀;;全球区域同化预报系统在台风移动与登陆预报中应用[J];大连海事大学学报;2006年03期
2 杨学胜;沈元芳;徐国强;;辐射方案对GRAPES全球模式的影响[J];大气科学;2009年03期
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4 赵建华;李耀辉;蒲朝霞;刘世祥;张良;段海霞;;GRAPES沙尘数值预报系统对一次沙尘暴沙尘浓度同化模拟试验分析[J];高原气象;2012年03期
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8 杨学胜;胡江林;陈德辉;张红亮;沈学顺;陈嘉滨;纪立人;;全球有限区数值预报模式动力框架的试验验证[J];科学通报;2008年20期
9 王宏;龚山陵;张红亮;陈勇;沈学顺;陈德辉;薛纪善;沈元芳;伍湘君;金之雁;;新一代沙尘天气预报系统GRAPES_CUACE/Dust:模式建立、检验和数值模拟[J];科学通报;2009年24期
10 官元红;周广庆;陆维松;;一个用于气候模式的三维变分资料同化系统——方案设计及检验[J];大气科学学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 周慧;陈江民;朱国强;刘电英;戴泽军;;GRAPES模式西南季风爆发模拟及初值试验[A];华中区域气象中心成立20周年学术交流会议论文集[C];2009年
2 周慧;陈江民;朱国强;刘电英;戴泽军;;GRAPES模式西南季风爆发模拟及初值试验[A];中国气象学会2008年年会天气预报准确率与公共气象服务分会场论文集[C];2008年
3 刘红亚;薛纪善;徐海明;顾建峰;;3DVAR同化雷达资料暴雨个例试验[A];中国气象学会2008年年会天气预报准确率与公共气象服务分会场论文集[C];2008年
4 赵建华;李耀辉;蒲朝霞;刘世祥;张良;;沙尘浓度初值对沙尘预报的影响研究[A];中国气象学会2008年年会干旱与减灾——第六届干旱气候变化与减灾学术研讨会分会场论文集[C];2008年
5 王叶红;赖安伟;赵玉春;;降水资料同化在梅雨锋特大暴雨个例模拟中的应用研究[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
6 王叶红;赖安伟;林春泽;王明欢;;GRAPES-MESO模式非静力三维变分同化方案性能分析[A];S1 灾害天气研究与预报[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 庄照荣;集合卡尔曼滤波资料同化系统的设计及其在集合预报中的应用[D];中国科学院研究生院;2007年
2 张卫民;气象资料变分同化的研究与并行计算实现[D];国防科学技术大学;2005年
3 梁旭东;模式约束三维变分资料同化技术及其在台风数值预报中的应用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
4 赵震;层状云降水形成的中尺度双参数方案数值研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
5 赵军;数值天气预报资料同化关键技术及并行计算研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 刘红亚;雷达资料三维变分同化研究[D];南京信息工程大学;2009年
7 朱小谦;四维变分同化关键技术研究与并行计算[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘春文;LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D];兰州大学;2011年
2 宋煜;登陆强台风移动的GRAPES模式模拟及模式初值试验研究[D];南京信息工程大学;2007年
3 唐细坝;GPS无线电掩星观测数据的同化试验[D];中国气象科学研究院;2008年
4 王瑞春;GRAPES变分框架下背景误差协方差矩阵的优化[D];南京信息工程大学;2012年
5 李玉焕;北京地区暴雨个例的观测敏感区研究[D];中国气象科学研究院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 朱江 ,王辉 ,MasafumiKamachi;改进的切线性模式对一个边界层模式变分资料同化的改善(英文)[J];Advances in Atmospheric Sciences;2002年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵春燕;;GRAPES版本管理系统备份恢复机制研究与实现[A];2011年中国气象学会气象通信与信息技术委员会暨国家气象信息中心科技年会论文摘要[C];2011年
2 马骥;朱慕华;肖桐;朱靖波;;面向移进-归约句法分析器的单模型系统融合算法[A];中国计算语言学研究前沿进展(2009-2011)[C];2011年
3 穆穆;王家城;;非线性全局及局部最优扰动和第一类可预报性[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
4 王廷芳;黄思训;杜华栋;;大气边界层GEM模式参数反演的理论分析及数值试验[A];2008年北京气象学会科技优秀论文集[C];2008年
5 ;Chapter 9 Full Space and Subspace Methods for Large Scale Image Restoration[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
6 王周宏;;符号几何规划的全局解方法[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(上卷)[C];2004年
7 杨月婷;纪颖;王大力;;改进的有限内存BFGS算法的二次终止性质[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(下卷)[C];2004年
8 刘洪伟;;基于一种新的共轭下降法的函数最小化(英文)[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
9 丁伟钰;万齐林;闫敬华;蒙伟光;陈子通;;对流天气系统自动站雨量资料同化对降雨预报的影响[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
10 王叶红;赵玉春;张兵;肖艳姣;;“7·8”特大暴雨过程雷达风场资料的三维变分同化研究[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 常旭;低维碳纳米材料和冰纳米管的结构与物性的数值模拟研究[D];南京大学;2010年
2 王军;数字几何处理若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 刘浩;大规模非线性方程组和无约束优化方法研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 陆晓平;锥模型信赖域算法研究[D];南京航空航天大学;2008年
5 罗芳;意见挖掘中若干关键问题研究[D];武汉理工大学;2011年
6 张爱军;最优变分伴随方法及在近岸水位资料同化中的应用[D];中国科学院海洋研究所;2000年
7 韩桂军;伴随法在潮汐和海温数值计算中的应用研究[D];中国科学院海洋研究所;2001年
8 时贞军;约束优化问题的参数控制算法研究[D];大连理工大学;2002年
9 连淑君;共轭梯度算法的全局收敛性研究[D];大连理工大学;2004年
10 许小永;四维变分和集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的方法及其反演暴雨中尺度结构的研究[D];南京信息工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕晨;搜索竞价广告关键词优化问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 王东亮;基于条件随机场模型的中文人名识别的研究[D];大连理工大学;2010年
3 红霞;基于层叠条件随机场的中文机构名识别的研究[D];大连理工大学;2010年
4 沈洁;民勤一次特强沙尘暴特征及地形对其影响的数值分析[D];兰州大学;2011年
5 刘春文;LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D];兰州大学;2011年
6 孙义杰;进化策略算法研究及其在气象优化问题中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
7 唐飞;雷达反射率资料质量控制及其在GRAPES三维变分同化中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
8 王根;主成分累计影响系数法[D];南京信息工程大学;2011年
9 燕成玉;强降水过程中多普勒雷达特征分析及风场反演[D];南京信息工程大学;2011年
10 陈永静;社会情感优化算法在团簇结构优化中的应用研究[D];太原科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 纪飞,秦瑜;东亚沙尘暴的数值模拟[J];北京大学学报(自然科学版);1996年03期
2 王璇,李春升,周荫清;多传感器信息融合技术[J];北京航空航天大学学报;1994年04期
3 黄漫国;樊尚春;郑德智;邢维巍;;多传感器数据融合技术研究进展[J];传感器与微系统;2010年03期
4 胡丹丹,肖书明,王燕清,高庆吉1;基于多传感器的数据融合技术[J];东北电力学院学报;2004年01期
5 胡雄,曾桢,张训械,熊建刚,张冬娅,黄泽荣,艾勇;无线电掩星技术及其应用[J];电波科学学报;2002年05期
6 张学洪;Dynamical Framework of IAP Nine-Level Atmospheric General Circulation Model[J];Advances in Atmospheric Sciences;1990年01期
7 宇如聪;A Two-Step Shape-Preserving Advection Scheme[J];Advances in Atmospheric Sciences;1994年04期
8 宇如聪;Application of a Shape-Preserving Advection Scheme to the Moisture Equation in an E-grid Regional Forecast Model[J];Advances in Atmospheric Sciences;1995年01期
9 梁信忠;Description of A Nine-Level Grid Point Atmospheric General Circulation Model[J];Advances in Atmospheric Sciences;1996年03期
10 王鹏云 ,杨静;梅雨锋暴雨中云物理过程的观测和数值模拟[J];Advances in Atmospheric Sciences;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曾庆存;林朝晖;周广庆;王会军;朱江;袁重光;;应用气候系统动力学模式作跨季度气候预测[A];大气科学发展战略——中国气象学会第25次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 陈军;分布式存储环境下并行计算可扩展性的研究与应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 许小永;四维变分和集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的方法及其反演暴雨中尺度结构的研究[D];南京信息工程大学;2005年
3 顾建峰;多普勒雷达资料三维变分直接同化方法研究[D];南京信息工程大学;2006年
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5 万莉颖;集合同化方法在太平洋海洋高度计资料同化中的应用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2006年
6 马旭林;基于集合卡尔曼变换(ETKF)理论的适应性观测研究与应用[D];南京信息工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 邓涤菲;周玉淑;王东海;;有限区域分解分析方法在2006年一次东北冷涡暴雨分析中的应用[J];地球物理学报;2012年06期
3 李昀英;叶成志;钟中;;陆面参数化方案对两例不同类型暴雨可预报性的影响[J];大气科学;2010年02期
4 黄菁;张强;;中尺度大气数值模拟及其进展[J];干旱区研究;2012年02期
5 邓涤菲;周玉淑;;无旋转风分量在台风“桑美”急剧增强和急剧减弱过程中的分析和应用[J];高原气象;2011年02期
6 赵建华;李耀辉;蒲朝霞;刘世祥;张良;段海霞;;GRAPES沙尘数值预报系统对一次沙尘暴沙尘浓度同化模拟试验分析[J];高原气象;2012年03期
7 陈德辉;薛纪善;沈学顺;孙健;万齐林;金之雁;李兴良;;我国自主研制的全球/区域一体化数值天气预报系统GRAPES的应用与展望[J];中国工程科学;2012年09期
8 王亚男;智协飞;;多模式降水集合预报的统计降尺度研究[J];暴雨灾害;2012年01期
9 刘硕松;廖倩;刘立军;居龙江;;数值预报中卫星资料同化效果实验研究[J];气象与减灾研究;2011年03期
10 燕成玉;闵锦忠;裴宇杰;李宗涛;张宝贵;;4DVAR同化反演多普勒雷达资料在一次强降水中的应用[J];气象与减灾研究;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董海萍;郭卫东;李兴武;;ATOVS卫星资料同化对台风预报的试验研究[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
2 刘红亚;顾建峰;丁杨;马晓星;;COSMIC折射率资料在GRAPES区域同化系统中的应用[A];2011年海峡两岸气象科学技术研讨会论文集[C];2011年
3 王鹏;常庆利;李英先;;采用VMware构建虚拟并行计算网络[A];信息技术在气象领域的开发应用论文集(二)[C];2006年
4 李廉水;张丽杰;岳贤平;巩在武;;气象数值预报产品使用的博弈分析[A];中国气象学会2007年年会气象经济论坛分会场论文集[C];2007年
5 李朝兴;;区域暴雨初值扰动集合敏感性试验[A];第26届中国气象学会年会灾害天气事件的预警、预报及防灾减灾分会场论文集[C];2009年
6 王叶红;赖安伟;赵玉春;;降水资料同化在梅雨锋特大暴雨个例模拟中的应用研究[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
7 刘春文;林永辉;邱崇践;曹艳察;;局地分析预报系统LAPS在GRAPES模式中的应用研究[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
8 董海萍;郭卫东;李兴武;;ATOVS卫星资料同化对台风预报的试验研究[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年
9 黄江平;董佩明;张文军;刘君;;卫星资料循环同化方案对区域数值预报效果影响分析[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年
10 王子谦;段安民;郑永骏;;中尺度海气耦合模式GRAPES_OMLM对台风Chanchu的模拟研究[A];第28届中国气象学会年会——S12热带气旋[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 崔丽梅;基于一个全球谱模式的集合Kalman滤波同化系统研究[D];中国海洋大学;2010年
2 黄静华;支持向量机算法研究及在气象数据挖掘中的应用[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 伍湘君;GRAPES高分辨率气象数值预报模式并行计算关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 胡江林;高分辨率数值模式气压梯度力算法研究[D];南京信息工程大学;2007年
5 赵震;层状云降水形成的中尺度双参数方案数值研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
6 赵军;数值天气预报资料同化关键技术及并行计算研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 钟红;高拱坝地震损伤开裂的大型数值模拟[D];大连理工大学;2008年
8 张俊;中长期水文预报及调度技术研究与应用[D];大连理工大学;2009年
9 吴炜;集合卡尔曼滤波中模式偏差的线性订正及其在有限区域地面观测资料同化中的应用[D];中国海洋大学;2009年
10 王金成;基于吸引子理论的同化方法研究[D];兰州大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨寅;云和降水影响下AMSU资料一维变分反演的评估及改进[D];中国气象科学研究院;2011年
2 刘春文;LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D];兰州大学;2011年
3 马辉;WRF-EnSRF同化系统在中尺度模拟中扰动方法的研究[D];南京信息工程大学;2011年
4 杨春;WRF-EnSRF卫星资料同化系统构建及应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
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6 武丰民;基于BCC_GODAS2.0的20年历史海洋资料再分析[D];南京信息工程大学;2011年
7 孙义杰;进化策略算法研究及其在气象优化问题中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
8 唐飞;雷达反射率资料质量控制及其在GRAPES三维变分同化中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
9 童文雪;基于GRAPES三维变分同化的雷达径向风资料质量控制的初步研究[D];南京信息工程大学;2011年
10 朱晓炜;民勤地区沙尘暴年际变化研究及其监测预警技术的对比分析[D];南京信息工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【相似文献】
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3 陈磊 黄幸媛;三年风和雨 创新苦与乐[N];中国气象报;2003年
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5 记者 郭起豪;中国气象局组建数值预报中心[N];中国气象报;2010年
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7 通讯员 韩同欣 沈瑜;信息中心和气象中心研讨数值预报发展及平台建设[N];中国气象报;2010年
8 丁继武通讯员 黄幸媛 陈贤;灾害天气精细数值预报及短期气象集合预测研究进展顺利[N];中国气象报;2007年
9 记者 丁继武;数值预报技术创新研究项目启动[N];中国气象报;2002年
10 中国气象局局长 郑国光;气象发展离不开科技支撑[N];中国气象报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 河惠卿;不同导风系统的云迹风资料及其在台风预报中同化应用的对比分析[D];南京信息工程大学;2008年
2 梁旭东;模式约束三维变分资料同化技术及其在台风数值预报中的应用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
3 希爽;集合降维变分方法及其在全球谱模式T106中的应用研究[D];兰州大学;2009年
4 邱晓滨;流依赖的背景误差协方差在资料同化和雷达风场反演中的应用[D];兰州大学;2011年
5 马旭林;基于集合卡尔曼变换(ETKF)理论的适应性观测研究与应用[D];南京信息工程大学;2008年
6 刘红亚;雷达资料三维变分同化研究[D];南京信息工程大学;2009年
7 乐新安;中低纬电离层模拟与数据同化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2008年
8 马军花;传递函数模型的发展和农田尺度下硝态氮淋失的数值预报[D];中国农业大学;2004年
9 冯兴如;重点区台风风暴潮数值预报与灾害评估研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
10 朱立娟;GRAPES短临预报的云初始场形成与雷达VAD质控的关键技术研究[D];中国气象科学研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹晓冲;风云三号卫星微波温湿资料三维变分同化试验研究[D];南京信息工程大学;2012年
2 朱红芳;不同初始场和边界条件对GRAPES模式数值预报的影响[D];南京信息工程大学;2007年
3 王征虎;基于相似的背景误差协方差统计及在三维变分中的应用[D];兰州大学;2011年
4 黄林宏;风电场风速数值预报的修订方法探讨[D];南京信息工程大学;2012年
5 冯良敏;自动站资料质量控制及其三维变分同化研究[D];南京信息工程大学;2012年
6 唐飞;雷达反射率资料质量控制及其在GRAPES三维变分同化中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
7 童文雪;基于GRAPES三维变分同化的雷达径向风资料质量控制的初步研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 管琴;山西省高速公路大雾数值预报研究[D];南京信息工程大学;2012年
9 贾雄;数值天气预报云计算环境关键技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2011年
10 寇媛媛;云迹风资料同化在中尺度数值模拟中的对比研究(MM5模式和WRF模式)[D];南京信息工程大学;2008年
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