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沈学顺: 作品数：82 被引量：657H指数：17; 供职机构：中国气象局更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划公益性行业(气象)科研专项更多>>; 相关领域：天文地球自动化与计算机技术环境科学与工程文化科学更多>>

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高阶低通隐式正切滤波器及其在地形数据处理中的应用: 决在高分辨率模拟中存在山区不真实降雨场预报问题,本文引入一类高阶低通滤波器,对具有陡峭山峰及深谷区域的地形数据进行了平滑.对于有限区域,该滤波器由不同的一维高阶隐式正切滤波器耦合而成,能选择性地过滤地形数据中不同尺度的噪...; 王光辉沈学顺陈峰峰; 关键词：IMPLICIT TANGENT SPLITTING GRAPES

GRAPES_GFS在东亚地区中期预报技巧极端下降现象的初步研究被引量：1: 2021年; 利用2016年4月1日—2018年12月31日GRAPES_GFS模式的业务预报数据,将GRAPES_GFS模式在东亚地区144小时预报500 hPa高度场的距平相关系数小于0.4,均方根误差大于60 gpm的事件定义为模式在东亚地区的中期预报技巧极端下降事件,据此标准筛选出29个个例进行了研究。结果表明,GRAPES_GFS在东亚地区中期预报技巧极端下降事件的高发期主要在春秋季,春季和秋季分别占比31.03%、41.38%,预报技巧极端下降事件通常表现在对于东亚大槽、西伯利亚槽脊、副热带高压的预报失败,四个季节合成的模式偏差均与该季节影响东亚地区主要天气系统的预报偏差大有关系。进一步通过典型个例的研究表明,东亚地区中期预报技巧极端下降事件的误差来源在不同季节表现出不同特征。冬夏季的预报偏差来源于高纬极区,多与模式在极区存在较大预报误差关联;春秋季的预报偏差主要来源于上游地区,与模式在东亚上游预报误差向下游的传播有关,未能合理预报台风活动也是预报偏差来源之一。; 沈哲文沈学顺沈学顺

CMA-GFS V4.0模式关键技术研发和业务化被引量：5: 2023年; 针对CMA-GFS V3.3强降水预报偏弱、西北太平洋副热带高压等天气系统预报衰减偏快以及模式计算效率偏低等问题,对模式物理过程与动力框架关键技术开展研发改进。在预报性能方面,通过在云微物理方案中增加霰粒子相关的微物理过程、调整蒸发速率,并在积云对流方案中改进触发条件、卷入率、准平衡闭合假定等关键因子的参数化方法,缓解模式强降水预报不足和小雨过多的问题;采用质量守恒修正算法解决模式长时间积分质量损失问题,改善天气形势预报。在计算效率方面,研制二维参考廓线方案延长模式积分时间步长,开发预条件经典斯蒂菲尔迭代(PCSI)算法提高Helmholtz方程的求解效率,对辐射方案、预估-修正算法等进行计算效率优化。通过上述关键技术的研发和应用,CMA-GFS在降水和天气形势方面的预报技巧得到显著提升,计算效率提高1/3左右,满足模式在0.125°分辨率下业务运行的时效要求,为CMA-GFS V3.3升级到V4.0奠定了基础。; 张进孙健孙健孙健沈学顺苏勇马占山张红亮蒋沁谷刘奇俊张红亮金之雁陈峰峰李喆刘琨; 关键词：云微物理对流参数化

全球非静力半隐式半拉格朗日模式及其极区离散处理被引量：9: 2007年; 全球有限区同化预报系统GRAPES(Global Regional Assimilation and Prediction System)中的全球模式是新研发的新一代全球非静力数值预报模式,该模式将作为中国气象局下一代全球中期数值预报的业务模式.模式动力框架的特点包括采用全可压方程组、非静力/静力可选、半隐式半拉格朗日大时间步长、利用预条件求解复杂的三维亥姆赫兹(Helmholtz)椭圆型方程等.针对极地奇异性的特点,介绍了GRAPES全球模式在极地的离散处理方案,包括采用水平风分量v放在极地的Arakawa C网格,引入极地滤波解决极地数值计算的稳定性,近极地Helmholtz方程的订正,及为提高球坐标系下拉格朗日上游点计算精度的处理等.平衡流理想场试验表明,模式对极地半拉格朗日上游点及极地的处理是正确的;Held和Suarez试验表明模式可保证长期时间积分的守恒特性.; 杨学胜陈嘉滨胡江林陈德辉沈学顺张红亮; 关键词：非静力半隐式半拉格朗日守恒性

中央气象台全球中期数值预报业务系统的发展被引量：14: 2021年; 回顾中央气象台全球中期数值天气预报业务系统的发展历程,重点回顾和综述中央气象台建立全球预报业务以来的科学技术进步,概括了引进的谱模式系列在本地化、业务应用及发展过程中取得的成就,着重介绍在自主发展GRAPES_GFS全球中期预报系统的不同阶段取得的科技成果。; 沈学顺陈起英陈起英韩威孙健李泽椿韩威; 关键词：谱模式动力框架四维变分同化

GRAPES全球模式不稳定现象的动力学分析及垂直方向非插值位温平流方法的应用: GRAPES_GFS采用两个时间层的半隐式半拉格朗日时间积分方案。在旧的版本试验中有时会在模式中高层南极大陆附近出现不稳定现象，通过对可能影响的动力项进行敏感性试验，发现位温及位温方程的线性项的垂直拉格朗日计算是影响的主...; 张红亮沈学顺

数值模式中地形滤波处理及水平扩散对降雨预报的影响被引量：13: 2008年; 为克服高分辨率模拟中,对于具有陡峭山峰及深谷的区域,存在不真实降雨场预报问题,本文引入数字滤波器及水平扩散方案分别对地形及计算噪音进行处理.滤波器由不同的一维高阶低通隐式正切滤波器耦合而成,能选择性地过滤由地形坡度所引起的不同尺度的噪音.水平扩散方案是将一个通量受地形限制的线性四阶单调水平扩散项加到预报方程,去控制由数值扩散、非线性不稳定及不连续物理过程等引起的小尺度噪音.试验结果表明:地形滤波处理及水平扩散方案能消除山区降雨预报量集中在山顶,而同时山谷和背风面又无雨的现象.因而,降雨分布更真实.; 王光辉陈峰峰沈学顺胡江林; 关键词：地形滤波器通量降雨预报

一种适用于复杂地形的平流模式系统及其操作方法: 本发明公开了一种适用于复杂地形的平流模式系统及其操作方法，其中，平流模式系统由地形滤波模块、坐标转换模块、平流模式时间积分模块、水平平流模块、垂直平流模块和分维误差修正模块等6个模块组成。平流模式系统的输入为外部驱动风场...; 沈学顺唐杰李兴良陈春刚

GRAPES_GFS 2.0模式非系统误差评估被引量：12: 2019年; 选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2. 0预报产品和对应时刻的NCEP FNL分析资料进行对比。从时间演变看,南、北半球的非系统误差均在各自冬季达到极盛,误差呈现周期性变化规律。位势高度场的非系统误差随时间演变先呈指数增长,后呈线性增长,温度场和纬向风场的误差则近似于线性增长。从空间分布看,GRAPES_GFS 2.0的非系统误差大值主要分布在中高纬度地区,呈条带状分布,误差大值区域基本不随预报时效的变化而发生变化;位势高度场和纬向风场的误差大值区出现在对流层顶附近,而温度场的误差大值区则出现在边界层顶附近。将误差增长曲线参数化拟合后发现,南半球的初始场误差、可预报上限和初始场误差占比均高于北半球,随离地高度增加初始场误差占比逐渐减小。; 张萌于海鹏黄建平黄建平沈学顺苏勇薛海乐

广州“5.7”暴雨预报的模式不确定性研究被引量：2: 2023年; 2017年5月7日,在弱天气尺度强迫下,广州发生了暖区特大暴雨,局地发展迅速,降水强度极端,多家业务模式出现了漏报情况。为了探究此次降水过程模式预报的不确定性,采用条件非线性最优参数扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation related to Parameters,CNOP-P)方法筛选出最能体现中小尺度系统非线性误差增长特征的关键物理参数,以此构造CNOP-P-RP模式扰动方案,并基于CMA-Meso模式进行对流尺度集合预报试验,最后探究了CNOP-P关键参数影响局地对流发生、发展不同阶段的物理机理。结果显示,不同降水阶段的CNOP-P敏感参数主要与垂直扩散、云雨自动转换或其他水成物向雨滴的转换有关。与业务上常用的随机物理倾向扰动(Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT)方案相比,在本次降水过程中,基于CNOP-P-RP方案构造的集合预报试验具有更高的降水和地面要素的概率预报技巧,集合预报系统可靠性也占优。进一步分析发现,垂直扩散不确定性导致的山前温度梯度和地面冷池的变化在对流触发和暴雨发展中起重要作用。7日00—04时(北京时,下同),花都强降水中心附近垂直扩散的增强使热量、动量和水汽的垂直输送加强,由此造成的雪、霰粒子融化增多是降水量增大的主要原因,说明该阶段雨滴的形成虽以云水的凝结碰并为主,但冰相粒子的作用不容忽视;7日04—08时,随着水汽输送和上升运动增强,更活跃的暖雨过程主导了增城强降水中心降水量的增大。该研究初步证明CNOP-P-RP方案在刻画对流尺度模式不确定性方面的可行性,可为华南暖区暴雨预报的改进提供一定参考。; 陈黛雅沈学顺霍振华

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