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全球資料同化中誤差協方差三維結構的準確估計與應用Ⅱ:背景誤差協方差調整與數值試驗分析
利用NMC方法針對背景誤差協方差的方差、三維相關與特征長度來揭示T213L31模式的誤差主要特點,并與傳統更新矢量方法的計算結果進行了對比與調整.結果表明NMC方法結果與更新矢量方法結果在大體特征上基本吻合,但細節上的差異不可忽視,特別是對背景誤差方差與特征長度的估計存在顯著的差異,其主要原因是NMC方法傾向于高估天氣尺度波的背景誤差,而低估次天氣尺度到中尺度波的背景誤差.通過對背景誤差方差、特征長度的調整,顯著改善了背景誤差功率譜的分布特點,使得NMC方法結果與更新矢量方法結果更為吻合.通過三維變分同化與最優插值中觀測與背景誤差相對重要性的比較,發現兩者結果基本一致,但三維變分同化在850 hPa以下的溫度場和300 hPa以上的風場統計結果都表現出背景誤差相對于觀測誤差偏小的特點.背景誤差相對于觀測誤差偏小有助于保證分析場中質量場與風場平衡,消除了大氣底層和高層質量場與風場不匹配現象.在數值試驗中,針對不同的背景誤差均方差與特征長度的特點,分析了分析增量和預報效果的差異,結果表明,準確的背景誤差估計與優化工作改善了預報效果,使得北半球三維變分同化的120 h預報效果整體好于現有最優插值.
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