WRF3DVAR变分数据分析系统详解及进展

"这篇文档详细介绍了WRF_3DVAR同化系统的各个主要子目录及其功能，以及WRF3DVAR的发展历程和系统特点。WRF3DVAR是一个由多个美国研究机构联合开发的变分数据同化系统，旨在提供一个既适合科学研究也适用于业务预报的天气学模式。其特点包括可移植性、可扩展性、易维护性和实用性。文档还提到了不同版本的功能升级，例如基础版本引入了增量分析形式和质量控制，升级版本增加了对多种观测数据类型的同化能力，而研究版本则扩展到全球3DVAR分析和背景误差统计估算。最后，文档简要概述了运行WRF3DVAR所需的软硬件环境和操作步骤，包括编译、安装和诊断分析结果的处理。" 在WRF_3DVAR同化系统中，各个子目录扮演着关键角色： 1. **da_solve_v3d**：这是整个分析程序流程的核心，控制着同化的执行过程。 2. **DA_Constants**：存储了系统中常用的变量、常数、通道和选项，以及读取namelist.3dvar的模块文件，这些是设置和管理系统参数的关键。 3. **DA_Define_Structures**：定义了系统所使用的派生数据类型，并负责分配和释放内存，确保数据处理的高效和准确。 4. **DA_Grid_Definitions**：包含了计算分析格点变量的模块，这对于构建模型网格和进行空间操作至关重要。 5. **DA_Interpolation**：这部分提供了水平和垂直插值的算法，允许数据在不同维度上进行平滑和转换。 6. **DA_Setup_Structures**：负责读取背景场、观测资料以及背景误差的信息，同时处理分析结果的输出，确保数据的有效输入和输出。 WRF3DVAR的发展历程： - **基础版本**：2003年发布，引入增量分析、灵活的F90结构、弱平衡约束、质量控制、BUFR格式观测数据支持以及详细的诊断输出。 - **升级版本**：2004年更新，增加了对雷达径向速度、地面观测、浮标观测和风廓线观测的同化处理，采用共轭梯度法优化求解过程。 - **研究版本**：2005年发布，增强了对非天气图定时观测的处理，加入了雷达反射率同化，具备全球3DVAR分析功能，并能灵活选择控制变量。 为了在本地运行WRF3DVAR，需要配置合适的软硬件环境，包括UNIX操作系统、Perl、Fortran和C编译器，以及NetCDF函数库。用户还需要熟悉编译、安装和运行过程，以及如何调整背景误差文件以适应特定区域的需求，并进行结果的诊断分析。 通过理解这些基本信息，用户可以深入掌握WRF3DVAR的工作原理，从而有效地运用这个强大的同化系统进行气象预报和研究。