Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xem lại phương pháp kích thích năng lượng tiềm tàng cho việc đồng hóa lượng mưa của một cơn bão đối lưu mô phỏng
Tóm tắt
Các mô hình dự báo thời tiết số lượng cao độ phân giải mới thế hệ tiếp theo yêu cầu các phương pháp đồng hóa dữ liệu radar một cách hiệu quả về kinh tế. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đánh giá và đặc trưng hóa phương pháp đồng hóa lượng mưa kích thích năng lượng tiềm tàng (LHN) trong khung khổ mô hình NWP quy mô meso-γ thông qua các mô phỏng cặp tương đồng cho một cơn bão siêu tế bào lý tưởng. Sự cân nhắc được đưa ra cho phản ứng động lực học của mô hình đối với lực tác động cũng như độ nhạy của phương pháp LHN với sự không chắc chắn trong các quan sát và môi trường. Kết quả cho thấy phương pháp LHN có khả năng nắm bắt cấu trúc động lực học và lượng mưa chính xác của cơn bão trong một môi trường hoàn hảo. Điều này vẫn đúng ngay cả trong những môi trường suy giảm nhưng một số vấn đề quan trọng phát sinh. Cụ thể, việc thay đổi trong trường độ ẩm mức thấp được phát hiện ảnh hưởng chủ yếu đến biên độ mưa trong quá trình đồng hóa với sự điều chỉnh nhanh chóng của cơn bão theo động lực hệ thống xác định bởi môi trường trong thời gian dự báo tự do. Một độ lệch cố định trong trường gió môi trường, mặt khác, có thể gây khó khăn cho việc đồng hóa thành công với phương pháp LHN, vì vận tốc của lực tác động không nhất quán với tốc độ lan truyền của hệ thống xác định bởi gió. Nếu lực tác động mưa di chuyển quá nhanh, sự lan truyền của hệ thống được hỗ trợ và cơn bão đồng hóa cùng với các dự báo được khởi tạo từ đó phát triển đúng cách. Nếu lực tác động quá chậm, mặt khác, có thể làm chậm hệ thống và cuối cùng làm rối loạn động lực hệ thống bằng cách tách rời dòng độ ẩm mức thấp khỏi các dòng thăng thiên chính trong quá trình đồng hóa. Sự biến dạng này được duy trì trong dự báo tự do. Hơn nữa, đã được phát hiện rằng độ phân giải tạm thời đủ của đầu vào lượng mưa là rất quan trọng cho việc đồng hóa thành công một cơn bão đối lưu đồng nhất, di chuyển nhanh và phương pháp LHN, khi được áp dụng cho một cơn bão đối lưu, dường như cần phải điều chỉnh cẩn thận.
Từ khóa
#phương pháp đồng hóa #lượng mưa #kích thích năng lượng tiềm tàng #mô hình NWP #cơn bão đối lưu #môi trường hảo hạngTài liệu tham khảo
K Brewster (2003) ArticleTitlePhase-correcting data assimilation and application to storm-scale numerical weather prediction. Part I: Method description and simulating testing Mon Wea Rev 131 480–492 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(2003)131<0480:PCDAAA>2.0.CO;2
KA Browning (1964) ArticleTitleAirflow and precipitation trajectories within severe local storms which travel to the right of the winds J Atmos Sci 21 634–639 Occurrence Handle10.1175/1520-0469(1964)021<0634:AAPTWS>2.0.CO;2
SW Chang TR Holt (1994) ArticleTitleImpact of assimilating SSM/I rainfall rates on numerical prediction of winter cyclones Mon Wea Rev 122 151–164 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1994)122<0151:IOASRR>2.0.CO;2
Christidis N, Macpherson B (2004) Short-period precipitation forecasts: report from the mesoscale “tiger team” project. Metoffice Forecasting Research Technical Report No. 436
WR Cotton RA Anthes (1989) Storm and cloud dynamics Academic Press New York 883
HC Davies (1976) ArticleTitleA lateral boundary formulation for multilevel prediction models Quart J Roy Meteor Soc 102 405–418
Doms G, Schättler U (2002) A description of the nonhydrostatic regional model LM. Part I: Dynamics and numerics. Available from http://cosmo-model.org
V Ducrocq JP Lafore J Redelsberger F Orain (2000) ArticleTitleInitialization of a fine-scale model for convective-system prediction: a case study Quart J Roy Meteor Soc 126 3041–3065 Occurrence Handle10.1002/qj.49712657004
V Ducrocq D Ricard JP Lafore F Orain (2002) ArticleTitleStorm-scale numerical rainfall prediction for five precipitating events over France: on the importance of the initial humidity field Wea Forecast 17 1236–1256 Occurrence Handle10.1175/1520-0434(2002)017<1236:SSNRPF>2.0.CO;2
EE Ebert U Damrath W Wergen ME Baldwin (2003) ArticleTitleThe WGNE assessment of short-term quantitative precipitation forecasts Bull Amer Meteor Soc 84 481–492 Occurrence Handle10.1175/BAMS-84-4-481
G Evensen (1994) ArticleTitleSequential data assimilation with a nonlinear quasi-geostrophic model using Monte Carlo methods to forecast error statistics J Geophys Res (Atmospheres) 99 10143–10162 Occurrence Handle10.1029/94JC00572
JM Fritsch RE Carbone (2004) ArticleTitleImproving quantitative precipitation forecasts in the warm season: a USWRP research and development strategy Bull Amer Meteor Soc 85 955–965 Occurrence Handle10.1175/BAMS-85-7-955
T Gal-Chen (1978) ArticleTitleA method for the initialization of the anelastic equations: implications for matching models with observations Mon Wea Rev 106 587–606 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1978)106<0587:AMFTIO>2.0.CO;2
A Gassmann (2005) ArticleTitleAn improved two-time-level split-explicit integration scheme for non-hydrostatic compressible models Meteorol Atmos Phys 88 23–38 Occurrence Handle10.1007/s00703-003-0053-8
Germann U, Joss J (2004) Operational measurement of precipitation in mountainous terrain. In: Weather radar: Principles and Advanced Applications (Meischner P, ed). Springer, pp 52–75
Germann U, Galli G, Boscacci M, Bolliger M, Gabella M (2004) Quantitative precipitation estimation in the Alps: Where do we stand? In: ERAD Publication Series, vol. 2. Copernicus, pp 2–6
G Haase S Crewell C Simmer W Wergen (2000) ArticleTitleAssimilation of radar data in mesoscale models: physical initialization and latent heat nudging Phys Chem Earth (B) 25 1237–1242
JR Holton (1992) An introduction to dynamical meteorology Academic Press New York 507
CD Jones B Macpherson (1997) ArticleTitleA latent heat nudging scheme for the assimilation of precipitation data into an operational mesoscale model Meteorol Appl 4 269–277 Occurrence Handle10.1017/S1350482797000522
J Klemp (1987) ArticleTitleDynamics of tornadic thunderstorms Ann Rev Fluid Mech 19 369–402 Occurrence Handle10.1146/annurev.fl.19.010187.002101
JB Klemp RB Wilhelmson (1978) ArticleTitleThe simulation of three-dimensional convective storm dynamics J Atmos Sci 35 1070–1096 Occurrence Handle10.1175/1520-0469(1978)035<1070:TSOTDC>2.0.CO;2
LR Lemon CA Doswell (1979) ArticleTitleSevere thunderstorm evolution and mesocyclone structure as related to tornadogenesis Mon Wea Rev 107 1184–1197 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1979)107<1184:STEAMS>2.0.CO;2
Leuenberger D (2005) High-resolution radar rainfall assimilation: exploratory studies with latent heat nudging. Ph.D. thesis, Nr. 15884, Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, Switzerland. Available from http://e-collection.ethbib.ethz.ch/cgi-bin/show.pl?type=diss&nr=15884
Leuenberger D, Rossa A (2003) Assimilation of radar information in aLMo. COSMO Newsletter, No. 3. Available from http://www.cosmo-model.org
Lin Y, Baldwin ME, Mitchell KE, Rogers E, DiMego GJ (2001) Spring 2001 changes to NCEP ETA analysis and forecast system: assimilation of observed precipitation data. In: Preprints, 18th Conf. on Weather Analysis and Forecasting, Ft. Lauderdale, FL, p 4
B Macpherson (2001) ArticleTitleOperational experience with assimilation of rainfall data in the Met Office mesoscale model Meteorol Atmos Phys 76 3–8 Occurrence Handle10.1007/s007030170035
Macpherson B, Lindskog M, Ducrocg V, Nuret M, Gregorič G, Rossa A, Haase G, Hollemann I, Alberoni P (2004) Assimilation of radar data in numerical weather prediction (NWP) models. In: Weather Radar: Principles and Advanced Applications (Meischnes P, ed). Springer, pp 255–279
J Manobianco S Koch VM Karyampudi AJ Negri (1994) ArticleTitleThe impact of assimilating satellite-derived precipitation rates on numerical simulations of the ERICA IOP4 cyclone Mon Wea Rev 122 341–365 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1994)122<0341:TIOASD>2.0.CO;2
CF Mass D Ovens K Westrick BA Colle (2002) ArticleTitleDoes increasing horizontal resolution produce more skillful forecasts? Bull Amer Meteor Soc 83 407–430 Occurrence Handle10.1175/1520-0477(2002)083<0407:DIHRPM>2.3.CO;2
G Mellor T Yamada (1982) ArticleTitleDevelopment of a turbulence closure model for geophysical fluid dynamics Rev Geophys Space Phys 20 851–875
SK Park (1999) ArticleTitleNonlinearity and predictability of convective rainfall associated with water vapour perturbations in a numerically simulated storm J Geophys Res (Atmospheres) 104 31,575–31,587 Occurrence Handle10.1029/1999JD900446
SK Park D Zupanski (2003) ArticleTitleFour-dimensional variational data assimilation for mesoscale and storm-scale applications Meteorol Atmos Phys 82 173–208 Occurrence Handle10.1007/s00703-001-0586-7
A Rossa (2000) ArticleTitleCOST-717: Use of radar observations in hydrological and NWP models Phys Chem Earth (B) 25 1221–1224
Seifert A (2002) Parametrisierung wolkenmikrophysikalischer Prozesse und Simulation konvektiver Mischwolken. Ph.D. thesis, Universität Karlsruhe. Available from http://www.imk.uni-karlsruhe.de/download/SEIFERT2002.pdf
C Snyder F Zhang (2003) ArticleTitleAssimilation of simulated Doppler radar observations with an Ensemble Kalman Filter Mon Wea Rev 131 1663–1677 Occurrence Handle10.1175//2555.1
J Steppeler G Doms U Schättler HW Bitzer A Gassmann U Damrath G Gregoric (2003) ArticleTitleMeso-gamma scale forecasts using the nonhydrostatic model LM Meteorol Atmos Phys 82 75–96 Occurrence Handle10.1007/s00703-001-0592-9
J Sun NA Crook (1997) ArticleTitleDynamical and microphysical retrieval from Doppler radar observations using a cloud model and its adjoint. Part I: Model development and simulated data experiments J Atmos Sci 54 1642–1661 Occurrence Handle10.1175/1520-0469(1997)054<1642:DAMRFD>2.0.CO;2
Tong M, Xue M (2004) Ensemble Kalman Filter assimilation of Doppler radar data with a compressible nonhydrostatic model. In: Preprints, 16th Conf. on Numerical Weather Prediction, Seattle, WA, pp 1–11, AMS
A Walser D Lüthi C Schär (2004) ArticleTitlePredictability of precipitation in a cloud-resolving model Mon Wea Rev 132 560–577 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(2004)132<0560:POPIAC>2.0.CO;2
TM Weckwerth DB Parsons SE Koch JA Moore MA LeMone BB Demoz C Flamant B Geerts J Wang WF Feltz (2004) ArticleTitleAn overview of the international H2O project IHOP Bull Amer Meteor Soc 85 253–277 Occurrence Handle10.1175/BAMS-85-2-253
ML Weisman JB Klemp (1982) ArticleTitleThe dependence of numerically simulated convective storms on vertical wind shear and buoyancy Mon Wea Rev 110 504–520 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1982)110<0504:TDONSC>2.0.CO;2
R Wilhelmson J Klemp (1978) ArticleTitleA numerical study of storm splitting that leads to long-lived storms J Atmos Sci 35 1974–1986 Occurrence Handle10.1175/1520-0469(1978)035<1974:ANSOSS>2.0.CO;2
Wilhelmson R, Wicker L (2001) Numerical modelling of severe local storms. In: Severe convective storms, vol. 28, chap. 4 (Doswell C III, ed), pp 123–166, AMS
Xue M, Wang D, Hou D, Brewster K, Droegemeier KK (1998) Prediction of the 7 May 1995 squall lines over the central US with intermittent data assimilation. In: Preprints, 12th Conf. on Numerical Weather Prediction, Phoenix, AR, pp 191–194, AMS
G Zängl (2004) ArticleTitleNumerical simulations of the 12–13 August 2002 flooding event in eastern Germany Quart J Roy Meteor Soc 130 1921–1940 Occurrence Handle10.1256/qj.03.152
F Zhang C Snyder J Sun (2004) ArticleTitleImpact of initial estimate and observation availability on convective-scale data assimilation with an Ensemble Kalman Filter Mon Wea Rev 132 1238–1253 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(2004)132<1238:IOIEAO>2.0.CO;2
X Zou YH Kuo (1996) ArticleTitleRainfall assimilation through an optimal control of initial and boundary conditions in a limited area mesoscale model Mon Wea Rev 124 2859–2882 Occurrence Handle10.1175/1520-0493(1996)124<2859:RATAOC>2.0.CO;2