陆面资料同化中扰动强迫场集合的生成方法及其在中国区域的应用

正确估计预报变量的分布函数是资料同化的核心技术之一。对陆面资料同化来说,准确地生成陆面模型扰动强迫场是这个估计的关键。本申请建议：1) 发展陆面模型扰动强迫场的优化生成方法, 以确保生成的扰动强迫场的质量。2) 建立1948-2006年连续的每3小时时间分辨率的5公里x 5公里空间分辨率的中国区域的陆面模型扰动强迫场数据集，以满足使用不同陆面模型和不同同化方法进行陆面资料同化的需要。3) 建立数据共亨平台，实现资料生成方法计算程序源代码和数据的完全免费下载。本项目力求推动中国陆面资料同化研究的统一化。陆面资料同化中扰动强迫场集合的生成方法及其在中国区域的应用。

我们全面完成了本项目的研究目标：建立1948-2010年连续的每3小时5公里x5公里空分辨率的中国区域的陆面模型驱动数据集和它的扰动数据集，并写出SCI文章六篇和技术报告一本。具体如下:.1）发展大尺度陆面模型扰动驱动场的生成技术：陆面模型的大气驱动场由地表气压，近地面2米温度和相湿度，降水，近地面10米风速，下行短波和长波辐射等七个变量组成。我们发展了一套方法，用以融合前五个变量的台站观测资料和格点资料（如CMORPH遥感反演的降水，Princeton驱动资料和CFSR再分析资料等）。首先以薄板平滑样条函数和格点资料为自变量,以观测资料为应变量，建立驱动场的趋势面；并对样条函数的形式以及格点资料的类型做了精心的选择，力求在观测稀疏的地区驱动场误差较小。项目的另一个创新点是提出了对平滑样条建立的趋势面的残差场进行订正的必要性，并加以实施。针对后两个辐射变量，我们用先前的方法建立日照时数格点场；然后用已建立的气压，温度，湿度和日照时数场作为太阳辐射模型的输入，导出下行短波场和长波场。.2）建立的驱动场的扰动场：首先估计已建立的驱动场的误差协方差矩阵。然后根据它随机生成已建立的驱动场的误差场集合。再将驱动场和误差场叠加形成驱动场的扰动场集合。.3）最终产品质量检验：重点对比台站集合上3小时分辨率的预报误差。对气压，温度，相对湿度，降水和风速这五个变量，本项目所构建的驱动场在整个中国大陆地区的预报误差分别约为：1.4毫吧，1.9度，百分之11，每天4.34毫米和每秒1.2米，而CFSR资料分别为17毫吧，3.2度，百分之18，每天6毫米和每秒1.8米，均明显大于本项目所构建的驱动场的误差。本项目所构建的日的下行短波场在1984年以前的预报误差为每平方米34.4瓦，明显地小于Princeton驱动资料中的下行短波场的预报误差（每平方米57.5瓦）；从1984年开始的GEWEX的下行短波场误差较小（每平方米31.4瓦），但仍大于本项目构建的下行短波场误差(每平方米30.8瓦)。.4）数据共享服务：目前用户可以通过移动硬盘拷贝的形式获得数据。数据发布会计划在2013年3月举行。