朱国富
- 作品数：9 被引量：245H指数：8
- 供职机构：中国气象科学研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项国家重点科技攻关计划项目更多>>
- 相关领域：天文地球自动化与计算机技术文化科学更多>>
- GRAPeS三维变分同化系统的理想试验被引量：120
- 2004年
- 文中介绍了一种新的、适合格点模式的三维变分同化方案GRAPeS 3DVAR。该方案采用相互独立的流函数、非平衡速度势函数、非平衡位势和水汽作为分析变量。通过变量变换对目标函数进行预调节 ,不仅避免了直接计算背景误差协方差逆矩阵的困难 ,而且改善了Hessian矩阵的性状 ,提高了收敛速度。采用EOF分解方法 ,将三维分析变量投影到垂直摸态上 ,分解成为二维场 ;水平方向采用数字 (递归 )滤波器代替矩阵运算 ,实现和简化了方案的求解。此外 ,还考虑了质量场和风场之间的平衡约束关系。理想试验结果表明 ,GRAPeS 3DVAR能够正确地反映多变量之间相互作用关系 ,收敛迅速 。
- 张华薛纪善庄世宇朱国富朱宗申
- 关键词：三维变分同化流函数GRAPES
- 赴英国参加“集合方法研讨会”总结
- 2004年
- 由年、季气候变化工作组(WGSIP)、气候变化数值试验工作组(WGNE)和气候变化耦合模式工作组(WGCM)联合主办的“集合方法研讨会”于2004年10月18日至22日在英国Exeter召开。
- 朱国富刘成思
- 关键词：工作组气候变化
- 有限区域风速场求解流函数和速度势场的有效方案被引量：9
- 2008年
- 流函数和速度势是表示风场的一种变量,在数值天气预报模式和分析、同化方案中经常使用,通常可以用风速分量场求解Poisson方程得到。对于有限区域系统,往往采用差分方法,但由于存在边界问题,用计算所得到的流函数和速度势场重建风速场,在边界附近经常出现明显的偏差。基于差分方法、利用有限区域风速场求解流函数和速度势场的基本方法和特点的分析,在Arakawa A网格分布的有限区域,设计了一种用差分方法求解流函数和速度势场的有效方案。在该有效方案中,通过将有限区域向外扩展二圈,风速场线性外推,改进计算边界风速值和边界定解条件的效果;尽可能使用协调、一致的差分格式,提高求解精度;最后利用一种增量订正迭代方法,迭代2～3次就可以获得令人满意的结果。实例试验的对比、检验显示,用该方案计算求得的流函数和速度势场重建风速场,具有非常高的精度。
- 朱宗申朱国富
- 探空气球漂移及其对数值预报影响的研究被引量：29
- 2005年
- 为了考察探空资料随高度的漂移对高分辨率数值预报模式的影响,充分发掘探空资料的应用价值,根据探空资料的探测原理,设计定位方案,计算出了各气压层上探空气球所处的实际位置。对位置订正前后的资料分别用3D-VAR系统进行同化,将同化结果作为WRF模式的初始场进行数值预报并对预报效果进行对比分析。结果表明:探空气球在施放过程中的漂移距离远远超过目前数值模式可取的水平分辨率;所设计的探空气球定位方案对水平分辨率为10km×10km的数值预报模式基本是可用的;总的来讲,位置订正对分析增量场的改变与原分析增量场相比小一个量级。模式预报结果显示,探空资料的定位使降水预报效果得到了改善。研究表明,将各气压层上探空资料订正到实际位置对高分辨率数值预报模式的预报效果有一定程度的正面影响,但仍需要更多的个例来验证。
- 刘红亚薛纪善沈桐立庄世宇朱国富
- 关键词：探空资料3D-VAR数值预报模式探空气球水平分辨率定位方案
- 资料同化中背景场位势高度误差统计分析的研究被引量：20
- 2006年
- 在客观分析中,背景误差协方差对观测信息的传播和平滑、反映不同变量之间的关系有着非常重要的作用。构造合理的背景误差协方差矩阵对于同化系统至关重要,甚至会决定同化分析的好坏。作者主要利用观测余差方法,用T213预报资料和无线电探空观测资料统计我国区域的背景位势高度误差协方差样本,分析背景误差协方差场的结构特征和拟合误差场的空间分布。
- 庄照荣薛纪善庄世宇朱国富
- 关键词：背景误差协方差变分同化
- GRAPES全球三维变分同化系统——基本设计方案与理想试验被引量：67
- 2005年
- 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。
- 庄世宇薛纪善朱国富赵军朱宗申
- 用有限区域风速场准确求解流函数和速度势场的方法被引量：9
- 2009年
- 流函数和速度势是气象业务和研究中常用于表述风速的一组变量。用有限区域风速场,使用有限差分方法求解得到的流函数和速度势场重建初始风速场,由于受区域边界的限制往往有明显的偏差。虽然有许多求解方法的研究,但是,至今仍尚未见到一种真正准确的求解计算方案。首先,介绍用Arakawa A网格和D网格分布的有限区域风速场求解流函数和速度势场的一般有限差分计算方法,探讨用它们的解重建风速场产生误差的原因。然后,针对这些原因,对给定的有限区域,通过线性外推初始风速场,扩展求解计算区域,使用协调、一致的有限差分格式方案,准确计算求解区域的边界有旋风速、散度风速和速度势的定解边界条件,以及恰当选择流函数、速度势、涡度和散度等变量的分布网格,设计了用上述两种网格分布的风速场准确求解流函数、速度势场的方案,并对其正确性加以证明,它们可以推广应用于其他Arakawa网格。用实际资料试验同样显示,方案避免了重建风速场误差的出现,与初始风速场相比,全场风速最大偏差精度达到10-12m/s或以上,在计算机精度造成的计算误差影响范围内。本文的研究很好解决了长期以来用有限区域风速场、使用有限差分方法无法准确求解流函数和速度势场的问题。
- 朱宗申朱国富张林
- 关键词：误差分析有限差分方法
- 应用雷达回波强度资料反演大气云微物理量被引量：19
- 2004年
- 文中利用三维变分原理 ,由多普勒天气雷达回波强度反演模式大气的雨水混合比 qr,分析变量 qr 的确定取决于对目标函数的极小化计算 ,目标函数由分析变量 qr 与 qr 的背景场之差 ,以及由分析变量演算的大气回波强度与雷达观测的回波强度之差构成。采用所谓的NMC方法求取模式变量的背景场误差协方差矩阵 ,采用二阶自回归型相关函数确定空间水平变换中的递归滤波系数以适用于反映积云结构的小尺度空间。通过理想数值试验 ,验证了变分同化系统和结果的合理性 ,由敏感性试验说明了雷达观测的回波强度随机误差对于反演的qr 值有一定的影响。对 2 0 0 2年 6月 19日安徽省马鞍山市一次多普勒雷达实际观测数据的个例试验表明 ,经过变分同化反演后的积云尺度模式大气的 qr 场与观测的雷达回波图像的细节相吻合。
- 李永平朱国富薛纪善
- 关键词：微物理变分同化积云模式大气雷达回波
- GRAPES变分同化系统中卫星辐射率资料的直接同化被引量：32
- 2008年
- 变分方法能够处理与代表大气状态的预报模式变量有复杂非线性关系的观测资料,使得直接同化与大气状态量有着非线性关系的观测量(如卫星辐射率)成为可能.各种观测资料的同化都需要有一个对应的观测算子,观测算子给出了大气状态物理量和观测物理量之间的确定映射关系.详细介绍了GRAPES-3DVar同化系统对实际卫星辐射率资料直接同化的实现,包括系统中不同选择的模式变量所对应的空间插值、直接同化卫星辐射率观测的物理量变换和质量控制等观测算子的各个组成部分.之后,考虑实际卫星辐射率资料,进行了应用试验.为此使用NOAA17 AMSU-A和AMSU-B的辐射率资料,设计了两个同化试验方案.根据试验结果能够在清楚的物理意义上理解和反映GRAPES-3DVar系统直接同化卫星辐射率资料的合理效果.
- 朱国富薛纪善张华刘志权庄世宇黄丽萍董佩明
- 关键词：变分方法资料同化
