WRFDA资料同化实践技术应用

数值预报已经成为提升预报质量的重要手段而模式初值质量是决定数值预报质量的重要环节。资料同化作为提高模式初值质量的有效方法成为当前气象、海洋和大气环境和水文等诸多领域科研、业务预报中的关键科学方法。资料同化新方法的快速发展气象常规资料、卫星遥感观测和大气环境等多种资料日益增加为资料同化的有效应用奠定了坚实的科学基础也导致许多新的复杂科学问题增加了实际应用的难度。为有效提升广大科研、业务人员的资料同化理论基础和应用能力以及研究水平提高我国气象、海洋和大气环境等领域的数值预报业务的质量和实际预报水平。本文以WRF DA变分资料同化系统为核心针对实际应用中的重点和难点问题开展资料同化理论和方法的介绍并结合实际天气个例致力于培养和提高培训人员的理论水平和实际应用能力。目标1.掌握和理解资料同化的理论2.熟悉Linux环境下的配置和应用3.掌握背景误差协方差、物理约束关系的调优和更新4.掌握新观测资料同化的关键技术如观测算子的构造、伴随程序的发展等5.熟悉同化结果的分析方法6.掌握Bash、GRADS、NCL等后处理工具进行结果处理及分析;7.掌握在气象、环境、生态、水文等领域应用技术的拓展和方法;8.熟练掌握WRF ETKF-3DVAR DA混合同化系统的应用;专题一、资料同化的基本理论与方法1、资料同化的基本概念、发展2、资料同化的主要科学问题3、资料同化的理论基础与早期方法4、各种资料同化方案及其特点专题二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行1、Linux基本命令的应用2、Linux环境变量的设置3、编译器的安装与设置4、WRF DA的环境变量和动态库的配置等5、WRF DA的安装、编译及运行等6、GrADS、NCL绘图的编译使用专题三、观测资料与质量控制1、观测资料的基本要求2、常规观测资料与非常规观测3、卫星资料及其同化4、新型观测系统5、观测资料的质量控制及常用方法专题四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造1、水平网格的设置2、垂直层次的配置3、物理方案、参数化方案的选取4、观测要素的选取5、背景误差协方差的作用和常用的构造方法如新息向量法以GRAPES模式为例、NMC方法等WRF DA的三维变分程序为例6、背景误差的构造方法7、中小尺度变分同化B的构造8、混合同化中背景误差协方差的构造及其特点9、混合同化中B的比例关系专题五、WRF DA变分资料同化、WRF DA混合同化新方法1、WRF DA变分同化的基本框架2、观测算子的构造3、动力平衡和物理约束的实现4、伴随模式及其程序编写5、解决新资料的同化应用方法6、ETKF-WRF DA混合同化方案的特点7、ETKF集合扰动方案的说明8、扩展控制变量法及其设置9、流依赖的背景误差协方差的构造10、实例分析专题六、变分同化的单点试验、混合同化的单点试验1、质量场单点试验2、风场单点试验3、湿度场的单点试验4、流依赖属性的试验分析结合槽和台风5、分析增量的结构与物理约束关系专题七、同化分析增量的分析1、不同观测资料对分析的影响2、不同观测要素对分析的影响3、有效观测资料的确定4、分析增量的认识专题八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用1、结合实际的天气个例重点掌握WRF DA和WRF ETKF-3DVAR混合同化系统的同化、预报的参数设置、新资料的同化方法和系统运行、结果分析以及与其他模块的耦合等2、暴雨天气过程的同化分析3、台风天气过程的同化分析