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高分辨率区域台风模式关键技术研究及应用简介
发布时间:2019-02-20  作者:办公室

     本项目基于我国自主研发的GRAPES-TCM和GRAPES-GFS模式,融合华东区域数值预报业务系统的资料同化和模式后处理等技术,在资料同化、涡旋初始化、GRAPES模式动力框架和物理过程等方面通过研究、引进、集成、创新与应用解决了一系列关键技术,建立了新一代高分辨的区域台风数值预报系统。主要研究成果包括:

    1.以GSI同化系统为基础,建立了3DVAR-EnKF 混合的资料同化系统。以全球模式集合预报作为背景场引入 “随流型”的信息,从而在背景误差协方差矩阵中增加了台风环流流型的特征。系统可直接同化AMSU, AIRS等卫星辐射率等观测资料。通过云分析系统可直接使用中国新一代S波段雷达反射率资料,构造云初始信息,改进同化效果,并投入业务使用。

    2.项目发展的GRAPES涡旋初始化方案调整了初始涡旋的尺度、结构和强度,使其与观测更为接近。该方案基于模式动力约束,较好地解决了台风环流与模式的协调性。

    3.动力框架满足高分辨率模式计算精度要求。并行计算框架更新为RSL-LITE;引入了基于PETSC的新的Helmholtz解算方案;增加了Klemp高度坐标;引入二阶精度的稳定时间外插方案来计算上游点;引入了新半隐式半拉格朗日时间积分方案,其中对线性项进行了二阶精度的非中央权重计算,而对非线性项采用稳定时间外插方案;采用了避免地形修正项计算的气压梯度力计算方案。

    4.考虑物理过程中各分量的协调性,整体引入GFS物理过程包,增加了对流参数化中新的触发机制,改进了对台风的强度和降水预报。

    5.发展了基于NCL的GRAPES-TCM后处理及诊断软件包,完成GRAPES-TCM的业务流程设计,实现准业务运行。绘图产品包括台风路径、强度、累计降水、地面风速、海平面气压等,并可同时输出台风路径和强度的文本数据。检验评估表明产品满足应用单位对预报服务的需求。

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