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IAU台风初始化方案：大尺度物理约束的引入及其对初值平衡调整时间的影响

台风初始化, 多变量调整，分析增量更新技术，数值模拟

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.20 灾害性天气的资料同化与发生发展机理

直接使用全球模式分析场作为区域模式初始场时，常常会出现台风初始化涡旋偏弱的现象。作者前期基于分析增量更新(Incremental Analysis Updates,IAU)技术发展了单变量台风初始化方案，该方案可以在完整的模式约束下将台风强度订正到与实况相接近的水平,这有助于改善区域模式的台风预报效果。然而,单变量调整IAU台风初始化方案仅仅在初始时刻对风场进行订正,其余变量则在模式积分过程中通过模式自身动力约束对风增量的响应进行调整。这种单变量调整需要经过较长的时间窗(3-6 h)才能适应模式风场调整引起的强迫,一方面限制了利用逐小时台风观测信息进行高频快速更新同化的可能性,同时也使得初始时刻风场调整信息在长时间窗积分过程中被过度耗散。针对上述问题,本研究在单变量调整台风初始化方案的基础上引入梯度风平衡和静力平衡大尺度约束，构建了多变量调整 IAU 台风初始化方案。基于2017年第13号台风“天鸽”开展的一系列IAU台风初始化试验结果表明:多变量调整使得初始时刻各变量的调整信息更加充分的被模式吸收,台风路径和强度的调整效果能够更加持久且稳定;多变量调整可以在不降低模式对台风预报技巧的前提下，将IAU的松弛时间缩短至1 h。多变量调整台风初始化方案的改进效果还得到了批量试验结果的支持。本研究为下一步开展四维台风初始化以及台风卫星资料同化研究奠定了基础。