广东前汛期沿海和内陆暖区暴雨的多源观测资料同化研究及对流初生机制对比分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41775002
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D05.大气科学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Quantitative precipitation forecast (QPF) for the warm-sector heavy rainfall events in Guangdong province during the early summer rainy season is very low, meanwhile the coastal and inland heavy rainfall events have the very different convective initiation mechanisms. However, very few studies focus on these important scientific questions. This project is planned to address these knowledge gaps by studying many warm-sector heavy rainfall cases during the Southern China Monsoon Rainfall Experiment (SCMREX) that collects composite datasets during 1 May -15 June of 2013-2018. These elected heavy rainfall events happened in Guangdong coastal, inland, both coastal and inland, respectively. Firstly, for the simulation of the mesoscale convective systems (MCSs) induced the warm-sector heavy rainfall events,the better reanalysis to generate the initial and lateral boundary conditions, the best simulation start time and the best physics parameterizations will be selected through the ensemble-based convection-permitting simulation experiments. Based on the result of these experiments above mentioned, the data assimilation ensemble-based experiments using Ensemble Kalman Filter (EnKF) are set up to discuss how a variety of observations data assimilation (the surface and sounding observations, Doppler radar, wind profiling radar) influence the MCSs simulation results. Finally, combining the ensemble simulation experiments with the observation analysis, the convective initiation mechanisms of Guangdong coastal and inland heavy rainfall are explored and compared, so as to construct schematic images of each types.
广东前汛期暖区暴雨的定量降水预报(QPF)水平很低,并且沿海和内陆暴雨的对流初生机制存在明显差异,相关的研究却开展很少。本项目拟针对“华南季风降水试验”(SCMREX)期间(2013-2018年5月1日-6月15日)降水中心分别位于广东沿海、内陆、沿海+内陆的多个暖区暴雨个例,开展多源观测资料同化研究和对流初生机制的对比分析。首先,对于广东暖区暴雨中尺度对流系统的数值模拟,通过对流可分辨的集合试验选取出较好的再分析资料提供初边值条件,最优的模式起始时间和物理参数化方案。然后,使用集合卡尔曼滤波方法(EnKF)同化地面、探空、风廓线雷达、天气雷达等观测资料,研究多种资料同化对于模拟中尺度对流系统的影响。最后,将集合模拟与观测分析相结合,对比分析沿海和内陆大暴雨的对流初生机制,并建立相应的概念模型。

结项摘要

广东前汛期暖区暴雨多发生在弱天气强迫的背景下,成因复杂,沿海和内陆暴雨的对流初生机制存在差异,且数值预报模拟难度很大。本项目针对2013年-2020年华南季风降水试验(SCMREX)期间的暖区暴雨过程,从统计和个例两个角度,多源观测和数值模拟相结合,分析了中尺度对流系统的有利天气形势和发生发展机制。此外,使用两种同化方法开展了资料同化研究。主要结论如下:.1)对2013-2017年华南前汛期98个准线性中尺度对流系统(MCS)的基本特征和环流形势进行统计分析发现,MCS主要生成在华南西北部,华南南部和珠江三角洲这三个地区,并且尽管具体发生时间有所不同,但基本都发生在傍晚到清晨的非日照时间。成熟阶段的MCS主要存在五种组织形态,约80%的MCS发生在边界层西南气流更强的环境中。2)运行典型个例的平行数值试验发现,模式结果对于初始场的变化最为敏感,可见再分析资料质量的重要性。使用探空观测资料评估和运行多个典型个例不同初始场的平行试验均发现,与其他再分析资料相比,欧洲中期数值预报中心(ECMWF)的再分析产品(ERA-Interim,ERA5)的质量较好,适用于为多数个例提供初边值条件。3)在明确影响对流初生的关键因素和模式误差源的前提下,选用合适的同化方法同化关键要素,可以有效改进模拟效果,提升确定性和集合概率预报的水平。4)对于广东沿海和内陆暖区暴雨过程而言,海上边界层气流的强度和方向都是影响对流初生时间和位置最关键的要素,此外,沿海地形和海陆差异也会影响沿海对流系统的发生发展,上一过程遗留的地面冷池在沿海和内陆暴雨过程中均会有重要贡献。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Impact of the Observation Data Assimilation on Atmospheric Reanalyses over Tibetan Plateau and Western Yunnan-Guizhou Plateau
观测资料同化对青藏高原和云​​贵高原西部大气再分析的影响
  • DOI:
    10.3390/atmos12010038
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Atmosphere
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xinghua Bao;Fuqing Zhang;Yang Zhao;Yueli Chen
  • 通讯作者:
    Yueli Chen
ASource of WRF Simulation Error for the Early-summer Warm-sector Heavy Rainfall over South China Coast: Land-sea Thermal Contrast in the Boundary Layer
华南沿海初夏暖区强降雨WRF模拟误差来源:边界层海陆热力对比
  • DOI:
    10.1029/2021jd035179
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Atmospheres
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoyu Gao;Yali Luo;Yanluan Lin;Xinghua Bao
  • 通讯作者:
    Xinghua Bao
General features and synoptic-scale environments of mesoscale convective systems over South China during the 2013–2017 pre-summer rainy seasons
2013—2017夏前雨季华南中尺度对流系统总体特征及天气尺度环境
  • DOI:
    10.1016/j.atmosres.2021.105954
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Atmospheric Research
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    陈杨瑞雪;罗亚丽;刘博
  • 通讯作者:
    刘博
Analysis of a Record-Breaking Rainfall Event Associated With a Monsoon Coastal Megacity of South China Using Multisource Data
利用多源数据分析与华南季风沿海特大城市相关的破纪录降雨事件
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2020.3029831
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Mingxin Li;Yali Luo;Mingxuan Chen;Chong Wu;Jinfang Yin;Ruoyun Ma
  • 通讯作者:
    Ruoyun Ma

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其他文献

WRF-EnKF系统对中国南方一次暴雨过程确定性预报的试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宝兴华;杨舒楠
  • 通讯作者:
    杨舒楠
The Southern China Monsoon Rainfall Experiment (SCMREX)
中国南方季风降雨实验(SCMREX)
  • DOI:
    10.1175/bams-d-15-00235.1
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    The Global Monsoon System, IV, a WMO Quadrennial Review
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗亚丽;宝兴华;汪会;夏茹娣;刘黎平等
  • 通讯作者:
    刘黎平等

其他文献

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宝兴华的其他基金

基于EnKF资料同化方法的华南前汛期暖区暴雨集合数值模拟研究
  • 批准号:
    41405050
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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