CAJ | 학술논문

为了减少分析变量与模式状态变量之间的插值误差,改善业务预报模式的初值质量,在GRAPES等压面三维变分资料同化系统的基础上,研究发展了针对GRAPES区域模式的非静力模式变量三维变分资料同化系统(GRAPES m3DVAR).该资料同化系统的垂直坐标及其分析变量的水平分布格式、垂直跳点方案与GRAPES预报模式保持完全一致.由于垂直坐标的变化和非静力关系,m3DVAR分析系统中设计了求解动力学约束方程的新方案.通过有效的高精度数学方案,避免了地形追随坐标下平衡方程的非线性项造成的复杂计算,有效解决了非静力平衡条件下求解平衡方程中非线性项的切线性方程和伴随方程引起的困难.重新构造各种观测算子,并考虑了质量场和风场之间的平衡约束关系、背景误差协方差结构,实现对探空、地面资料、船舶报等常规观测的同化.理想单点试验和实际资料的多变量资料同化分析结果表明,非静力模式变量三维变分资料同化系统能够正确地描写多变量之间的相互作用以及物理约束关系,分析结果合理,能够有效减少原等压面三维变分资料同化系统的分析与模式变量之间需要相互插值、变换产生的误差,在一定程度上提高了分析场质量,对预报模式的初值具有一定改善.
위료감소분석변량여모식상태변량지간적삽치오차,개선업무예보모식적초치질량,재GRAPES등압면삼유변분자료동화계통적기출상,연구발전료침대GRAPES구역모식적비정력모식변량삼유변분자료동화계통(GRAPES m3DVAR).해자료동화계통적수직좌표급기분석변량적수평분포격식、수직도점방안여GRAPES예보모식보지완전일치.유우수직좌표적변화화비정력관계,m3DVAR분석계통중설계료구해동역학약속방정적신방안.통과유효적고정도수학방안,피면료지형추수좌표하평형방정적비선성항조성적복잡계산,유효해결료비정력평형조건하구해평형방정중비선성항적절선성방정화반수방정인기적곤난.중신구조각충관측산자,병고필료질량장화풍장지간적평형약속관계、배경오차협방차결구,실현대탐공、지면자료、선박보등상규관측적동화.이상단점시험화실제자료적다변량자료동화분석결과표명,비정력모식변량삼유변분자료동화계통능구정학지묘사다변량지간적상호작용이급물리약속관계,분석결과합리,능구유효감소원등압면삼유변분자료동화계통적분석여모식변량지간수요상호삽치、변환산생적오차,재일정정도상제고료분석장질량,대예보모식적초치구유일정개선.