8 / 2017-04-06 18:48:35

珠三角空气质量模式初始场同化试验研究

资料同化，最优插值法， 集合均方根滤波法， 珠三角， CMAQ模式

采用WRF-CMAQ对珠三角的二氧化硫（SO2）进行模拟，利用最优插值法（OI）和集合均方根法（EnSRF）对2013年12月期间的SO2开展初始场同化预报试验，对比不同方法的同化效果，对初始场同化效果进行系统分析，并初步讨论初始场同化对模式预报的影响。取得的主要科学认识与结论有：WRF-CMAQ的模拟结果表明，模式对气象要素模拟较好，对SO2的模拟整体偏高。背景场分析结果表明背景场误差高值区主要位于江门一带，模式对边界层内特别400m以下SO2的模拟不确定性较大。集合预报所得背景场误差的变化趋势与浓度场变化趋势一致。试验时间段内OI方法的最优化尺度为20km，在同样的相关性下，EnSRF方法对初始场的订正效果要优于OI方法。对比OI与EnSRF方法对初始场的同化效果，同化后站点的平均相对误差和均方根误差均有所下降。同化调整了污染物浓度场的分布型态，与观测场更为吻合，为模式提供了与实际更接近的初始场。EnSRF方法对污染过程的调整效果优于OI方法，对清洁过程的订正效果则相反。整体上，EnSRF方法对SO2的初始场改善效果要优于OI方法。对比OI与EnSRF所得分析场对预报场的影响，同化预报试验的误差均比未同化的预报场要小，相关性有所提高。两种方法对预报场的优化效果相近，其中EnSRF方法所得预报场的误差较小。预报1-6小时的均方根误差相对于未同化试验的降低幅度从80%减少到4%，随着预报时间增加，不同站点数方案的预报场间差异逐渐减小。