WRF_3DVAR同化系统：从基础到研究版本的预处理与关键特性

WRF_3DVAR同化系统是一个与WRF (Weather Research and Forecasting) 模式紧密相连的高性能变分数据 assimilation (数据同化) 方法。该系统由多个美国科研机构如NCAR (National Center for Atmospheric Research)、NCEP (National Centers for Environmental Prediction) 和 FSL (Forecasting and Research Division) 共同推动，旨在提供一个既适用于科学研究又适合业务预报的通用天气预测工具。 3DVAR_OBSPROC资料的预处理过程涉及以下几个步骤：首先，用户需要解压缩数据包，然后进入指定目录并执行make命令以生成3dvar_obs.exe可执行文件。接下来，用户需要编辑namelist.3dvar_obs，根据实际需求配置参数，然后运行程序，这将生成obs_gts.3dvar文件。这个文件需要复制到$DAT_DIR目录，并重命名为obs_gts.3dvar.2005080700，以反映特定的时间戳。 WRF3DVAR系统的发展历经多个阶段，包括基础版本（2003年7月）、升级版本（WRF-VarV2.0，2004年5月）、研究版本（WRF-VarV2.1，2005年8月）以及后续的高级版本。这些版本不断优化了分析技术，增加了新的观测资料处理能力，例如雷达径向速度、地面观测、浮标观测和风廓线数据的同化，同时也提升了程序的灵活性和适应性。 基础版本的特点包括增量形式的分析、灵活的F90编程结构、弱平衡约束的分析变量选择、质量控制以及对BUFR格式观测数据的支持。升级版本则进一步增强了功能，比如可以同化多种类型的观测数据，并且采用了共轭梯度法进行最小化计算。研究版本引入了非天气图定时观测的应用、雷达反射率的同化能力，以及全球3DVAR分析的实现。 运行WRF3DVAR系统需要特定的硬件和软件环境。硬件方面，系统支持多机型、跨平台的操作，推荐使用UNIX操作系统。软件环境要求包括Perl 5.003或更高版本、Fortran 90和77编译器、C编译器以及NetCDF函数库。此外，系统编译和安装过程也非常重要，用户需要按照文档指导完成这些步骤。 在本地化操作中，除了基本的软件安装，还需要调整背景误差文件，以确保分析结果的准确性。同时，理解3DVAR的主要组成部分，如分析时刻的背景场应用、控制变量的选择以及诊断结果的解读也是必不可少的。 WRF_3DVAR同化系统是一个高度专业且功能丰富的气象预测工具，它的发展和完善对于提升气象预测的准确性和效率有着重要作用。