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目录

一、资料同化的基本理论与方法

二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行

三、观测资料与质量控制

四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造

五、WRF DA变分资料同化、WRF DA混合同化新方法

六、变分同化的单点试验、混合同化的单点试验

七、同化分析增量的分析

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用

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有效提升广大科研、业务人员的资料同化理论基础和应用能力以及研究水平，提高我国气象、海洋和大气环境等领域的数值预报业务的质量和实际预报水平。本教程以WRF DA变分资料同化系统为核心，针对实际应用中的重点和难点问题，开展资料同化理论和方法的讲解，并结合实际天气个例，致力于培养和提高学习人员的理论水平和实际应用能力。

【目标】：
1.掌握和理解资料同化的理论；
2.熟悉Linux环境下的配置和应用；
3.掌握背景误差协方差、物理约束关系的调优和更新；
4.掌握新观测资料同化的关键技术，如观测算子的构造、伴随程序的发展等；
5.熟悉同化结果的分析方法；
6.掌握Bash、GRADS、NCL等后处理工具进行结果处理及分析;
7.掌握在气象、环境、生态、水文等领域应用技术的拓展和方法;
8.熟练掌握WRF ETKF-3DVAR DA混合同化系统的应用。

一、资料同化的基本理论与方法

资料同化的基本概念、发展
资料同化的主要科学问题
资料同化的理论基础与早期方法
各种资料同化方案及其特点

二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行

Linux基本命令的应用
Linux环境变量的设置
编译器的安装与设置
WRF DA的环境变量和动态库的配置等
WRF DA的安装、编译及运行等
GrADS、NCL绘图的编译安装与使用

三、观测资料与质量控制

观测资料的基本要求
常规观测资料与非常规观测
卫星资料及其同化
新型观测系统
观测资料的质量控制及一般方法

四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造

水平网格的设置
垂直层次的配置
物理方案、参数化方案的选取
观测要素的选取
背景误差协方差的作用和常用的构造方法，如新息向量法（以GRAPES模式为例）、NMC方法等（WRF DA的三维变分程序为例）
背景误差的构造方法
中小尺度变分同化B的构造
混合同化中背景误差协方差的构造及其特点
混合同化中B的比例关系

五、WRF DA变分资料同化、WRF DA混合同化新方法

WRF DA变分同化的基本框架
观测算子的构造
动力平衡和物理约束的实现
伴随模式及其程序编写
解决新资料的同化应用方法
ETKF-WRF DA混合同化方案的特点
ETKF集合扰动方案的说明
扩展控制变量法及其设置
流依赖的背景误差协方差的构造
实例分析

六、变分同化的单点试验、混合同化的单点试验

质量场单点试验
风场单点试验
湿度场的单点试验
流依赖属性的试验分析（结合槽和台风）
分析增量的结构与物理约束关系

七、同化分析增量的分析

不同观测资料对分析的影响
不同观测要素对分析的影响
有效观测资料的确定
分析增量的认识

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用

结合实际的天气个例，重点掌握WRF DA和WRF ETKF-3DVAR混合同化系统的同化、预报的参数设置、新资料的同化方法和系统运行、结果分析，以及与其他模块的耦合等
暴雨天气过程的同化分析
台风天气过程的同化分析

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