Page 269 - 《高原气象》2022年第6期

高 原 气 象 41 卷
1632
r
或者预报场， x 也可以是区域模式的分析场或者预 al Centers for Environmental Prediction，NCEP）的
报场。 6 h 时间分辨率，0. 25°×0. 25° 的 GFS 资料为边界条
本研究的滤波方法选取六阶切线隐式滤波器 件 。 采 用 双 层 双 向 嵌 套 ，d01 区 域 水 平 格 距 为
（Raymond and William，1988），该方法适用于有限 9 km，d02 区域水平格距为 3 km［图 2，该图是基于
区域模式，能有效抑制边界附近的虚假短波增幅现 国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审
象，振幅响应函数为： 图号为 GS（2016）2556 号的中国地图制作，底图无
πδx ù
é ê ê ( l ) ú ú -1 修改］。垂直方向分层为 51层，模式层顶取 10 hPa。
α(l) = êê1 + εtan 6 ú ú （2）
ë û 采用的物理过程参数化方案包括：RRTMG 长波辐
射和短波辐射方案，YSU 行星边界层方案，Thomp‐
其中， ε是滤波参数，与模式网格距 δx和截断尺度 l c
( l c ) 流参数化方案。同化的观测资料包括我国 CIMISS
有关。 son 云物理方案，9 km 区域和 3 km 区域均无积云对
πδx
ε = tan -6 （3） （China Integrated Meteorological Information Ser‐

vice System）资料库中的定时探空和地面站观测资
滤波器在各个截断尺度 l c 下对大尺度信息的响
应振幅如下（图 1），不同的截断尺度影响着经过 料，参与同化的观测变量有风场、温度和湿度。同
时在 d02 区域同化了 8 部雷达的观测资料，资料站
Blending方案后的混合场中全球模式场信息和区域
点分布如图2。
模式场信息的权重分布，截断尺度越小，引入全球
模式场的大尺度信息越多。并且，在同一截断尺度
下，也存在对全球模式场信息和区域模式场信息的
权重分配。例如，在 600 km 截断尺度下，波长大于
1200 km 的波动信息完全取自全球模式，波长小于
300 km 的波动信息完全取自区域模式。当波长刚
好为 600 km 时，二者权重均占 0. 5。当波长大于
600 km，随着波长的增加，全球模式大尺度信息的
权重逐渐增加，反之，权重逐渐减小。

图2 区域设置（外层为d01，黑色实线区域为d02）和
同化的观测资料站点分布
Fig. 2 Simulation area（the outermost layer is d01，the
black solid line area is d02）and site distribution of
assimilated observation data
整个循环同化系统流程如图 3（a），在每一次循
环同化分析前，通过 Blending 方案将全球模式场的
背景场信息引入区域模式场并作为新的初猜场。
循环同化方案如图 3（b），逐 6 h 进行为期一周的连
续循环同化，由于引入了 Blending 方案，并为了保
持中小尺度信息的维持，循环同化过程中不进行冷
图1 六阶切线Raymond隐式滤波器在不同截断尺度下 启动，每个循环同化时次做 12 h预报。为了在尽可
的响应振幅 能保留中小尺度信息的同时引入适当的全球背景
Fig. 1 Amplitude response of sixth order tangent Raymond
场信息，基于已有学者的研究，本研究设置了四组
implicit filter under different truncation scales
对照试验（表 1）。第一组为不采用 Blending 方案的
2. 2 区域及试验设置 试验，第二组和第三组将各个变量的截断尺度统一
数值试验采用 Weather Research and Forcasting 为 600 km 和 1200 km，即 Bld_600 试验和 Bld_1200
Model（WRFv4. 2. 1）与 Gridpoint Statistical Interpol‐ 试验。进一步考虑到风场的水平尺度会大于温度
tion（GSI）分析系统，以美国环境预报中心（Nation‐ 和湿度，因此风场也会更容易直接受到大尺度信息