登陆强台风移动的GRAPES模式模拟及模式初值试验研究

论文摘要

本文使用GRAPES模式模拟预报了2005年4个登陆强台风，得到GRAPES模式对于台风移动路径、登陆时间、地点、强度等方面预报能力的初步评价，并初步进行了误差原因分析，为应用GRAPES模式进行台风天气分析和预报以及对于该模式的进一步改进提供一些有意义的依据。结果显示，GRAPES模式台风中心位置预报24小时平均误差131km，48小时平均误差252km。模式预报台风登陆的时间、地点接近实际，预报比较准确；台风登陆时的强度预报偏弱。模式48小时登陆地点预报准确性略低于24小时预报。在台风的初始阶段和结束阶段预报误差较大；主要是因为在台风过弱、初生、结束或远离大陆等情况下，初始场中台风位置和强度与实况偏差过大，造成较大预报误差。误差原因分析表明模式需要加强对非常规观测资料的同化，弥补初始信息的不足；提高模式分辨率，使得模式对极端事件的预报模拟能力增强；加强模式对地形强迫作用的精细处理；重点改造模式初始场。针对模拟预报中初始场信息偏弱的情况，本文设计了一个改进初始场的方案，即利用台风观测信息来构造一个满足静力平衡、梯度风平衡、准热力平衡，并与环境场及模式对流参数化方案一致的非对称模型台风，然后利用GRAPES三维变分同化系统，对人造台风模型中的资料进行同化，并对GRAPES模拟的台风初始场进行改造。通过对9号台风麦莎的对比试验，结果表明，同化模型台风资料对台风路径预报、强度预报、台风登陆的时间、地点预报有明显修正，并且随着预报时效的增大，路经预报的改进越明显；同化方案对台风结构的初始场和预报场也有一定的改进，同化方案有效强化了台风涡旋，使台风的垂直结构产生明显变化。同化后预报台风眼壁结构更加清晰完整，台风的暖心结构更合理，对强台风的鼎盛时期台风垂直结构预报更趋完美。经过改进的台风初始场有效地改进了由于海洋上资料缺乏所造成的台风预报误差，提高了台风路径和登陆预报的准确率。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 登陆台风概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文主要内容
• 第二章 模式简介和运行
• 2.1 GRAPES 模式简介
• 2.2 GRAPES 模式的运行
• 2.3 分析资料来源
• 第三章 台风路径和登陆模拟分析
• 3.1 2005 年4个登陆强台风概述
• 3.2 GRAPES 模式对台风移动路径的模拟预报分析
• 3.3 GRAPES 模式对台风登陆的模拟预报分析
• 3.4 小结与讨论
• 第四章 初值方案设计
• 4.1 方案设计
• 4.2 台风 bogus 简介
• 4.3 GRAPES 变分同化系统简介
• 4.4 试验运行
• 第五章 试验结果对比分析
• 5.1 台风路径和强度预报对比分析
• 5.2 台风登陆预报对比分析
• 5.3 台风结构对比分析
• 5.4 小结与讨论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附图