WRFDA 3DVAR 几个小问题咨询下各位大佬，谢谢

JackGong

本人是WRF新手，想使用WRFDA同化GPS水汽数据，但是遇到了如下问题，还望各位大佬指点一下，多谢了。

问题1：我使用WRFDA 3DVAR吸收GPS的可降水汽(PW)数据，设置数据分析时间为UTC 12 h, 我的GPS PW数据时间分辨率30s。 WRFDA 3DVAR可以吸收分析时刻前后1小时的数据，UTC 11h - 13h, 那么我的一个GPS测站的 PW数据数量为 2*3600/30+1 = 241 个， 但是我吸收数据时，1个测站只吸收了1个数据（在UTC 12h 整的那个）。我想问，3DVAR吸收数据时是不是将数据当成不随时间变化的变量，只吸收距离分析时刻最近的那个数据。

问题2， 我GPS PW数据的时间分辨率高，我想尽可能多吸收外部观测数据来提高模型预测精度，我想问一次下可不可以吸收多个时间段的外部观测数据。

再次提前感谢各位大佬！

ljchen1989

3dvar似乎是找分析时刻最近的一个值
4dvar只能逐小时找最近的值
所以，似乎不行

tyfcwgl

搞懂window time 同化时间窗，你的所有问题就解决了. 阅读一下WRFDA手册，就明白了

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JackGong

ljchen1989 发表于 2020-7-20 18:08
3dvar似乎是找分析时刻最近的一个值
4dvar只能逐小时找最近的值
所以，似乎不行

你好，对于问题2我发现user guidebook 上面 有个“Cycling with WRF and WRFDA”， 对于实时应用，可以通过不停的预测T+1的结果，然后加入外部观测值更新T+1的结果作为T+2的输入值，以此来不停同化数据。这样的话是不是相当于同化多个时间点数据。但感觉这样的方法挺复杂的

JackGong

tyfcwgl 发表于 2020-7-21 02:33
搞懂window time 同化时间窗，你的所有问题就解决了. 阅读一下WRFDA手册，就明白了

你好，谢谢你的回答，对于第一个问题，3DVAR是将分析时间前后一小时的数据当成分析时刻观测到的数据，应该是分析时刻观测前后一小时间内数据默认没有时间维度。
但是第二个问题，如果我有外部观测数据时间分辨率很高，比如说1min一个，我想用3Dvar吸收多个时间点,比如说每隔一小时，UTC 1 h, 2h 。。。。， 这样的话可不可以一次性吸收多个时间窗口的数据。我注意到user guide上面有个针对实时应用的“Cycling with WRF and WRFDA”。 这个方法就是在T时刻吸收外部数据预报T+1时刻，然后将T+1时刻的预报结果和T+1时刻外部观测值融合，再预报T+2时刻，以此类推。我觉得这种方法很麻烦，请问有没有其他方法可以吸收多个时间点的观测数据？ 谢谢！

tyfcwgl

这里要清楚同化时间窗和同化周期，假如时间窗是3h,同化时刻在12 UTC，那么同化资料覆盖时间为10：30 UTC ~ 13：30 UTC ，假如同化周期为6h,那么你将在18：00 UTC 做第二次同化（类似12：00 UTC），此时的背景场（你说的预报场）如果用的是12：00 UTC预报的6h结果，这样构成了你说的循环同化“Cycling with WRF and WRFDA”。如果嫌麻烦只想同化一次又想吸收更多的观测，这时自然想到的就是扩大时间窗间隔，假如是设定6小时时间窗，就可以同化09：00 UTC ~ 15：00 UTC的资料，也就吸收更多的资料。至于那种最合适结果最好需要自己试验后才能知道。

JackGong

tyfcwgl 发表于 2020-7-22 00:34
这里要清楚同化时间窗和同化周期，假如时间窗是3h,同化时刻在12 UTC，那么同化资料覆盖时间为10：30 UTC ~  ...

你好，感谢你的回答。由于水汽数据在时间上变化性比较大，因此时间窗口我觉得就设成 3DVAR 默认的分析时间前后一小时，因为3DVAR默认分析时刻前后一小时的水汽数据都是在分析时刻测量得到的。但是我还有疑问，我一直被 user guide 上面的“Cycling with WRF and WRFDA”困扰。 因为我不是学气象环境专业的，所以我不是很懂WRF。 我听说WRF一般需要6-12小时去spin up,有的甚至需要24 h。在这种情况下，每次wrf运行的前6-12小时预测结果要被丢弃。如果我想每6小时吸收一次外部的水汽数据，举个例子。 我在UTC 0 h 吸收水汽，得到UTC 6 h的预报值，然后拿着个预报值（UTC 6 h）吸收水汽进行下6小时(UTC 12 h)的预报，但是此时使用的 UTC 6 h预报结果是不可用的，这样的话不是无法cycling了吗？

tyfcwgl

JackGong 发表于 2020-7-22 09:53
你好，感谢你的回答。由于水汽数据在时间上变化性比较大，因此时间窗口我觉得就设成 3DVAR 默认的分析时 ...

1. 3DVAR同化方法决定了你设定的同化时时间窗内的任意时间的观测当作分析时刻来同化吸收。所以没有所谓默认的时间窗，根据自己需要来调整。你说的默认是指已有经验的默认吧
2. 一般在循环同化试验中，第一个cycle使用的背景场来自前面某时刻的预报场。例如你使用FNL在分析驱动WRF预报12小时得到的预报场（背景场），此时spin up 为12小时。
3. 循环同化期间的预报作为下一次同化的背景场，例如：00时的spin-up预报 + 00 UTC的观测 同化后——>06时的预报 + 06 UTC的观测同化后——> 12时的预报 + 12 UTC观测同化 ——>... ...  此为循环同化（还有很多其他形式）。你需要06时的预报还是12时的预报，需要设计好要同化几次，其次 得到某一时刻的分析场可以设置预报时长，不是说只能预报6小时，00 UTC预报12小时和06 UTC预报6小时都得到 12 UTC的预报，这样就可以对比不同时刻预报结果的准确性。

JackGong

感谢各位的热心回答

JackGong

tyfcwgl 发表于 2020-7-23 11:57
1. 3DVAR同化方法决定了你设定的同化时时间窗内的任意时间的观测当作分析时刻来同化吸收。所以没有所谓默 ...

十分感谢您的回答。
1，因为user guide 上面举例说的是±1h，在“OBSPROC for 3DVAR”章节中，说到“As an example, to prepare the observation file at the analysis time, all the observations in the range ±1h will be processed, which means that (in the example case) the observations between 23h and 1h are treated as the observations at 0h.”因此我以为默认时间窗是±1h，虽然我在 namelist.obsproc 上面看到了 time_window_min和time_window_max. 从您的回答中看来，这个窗口可以自己调整。谢谢您的回答。

2，对于第二个问题，我还有一些不解。一是，比如说，我要想从2020年1月1日 6 h UTC 预报6小时 即（2020年1月1日 12 h UTC）。 但是我想吸收 这一天 2 h UTC, 4h UTC, 6h UTC,三个时刻的历史水汽数据，这样的话，如果不使用循环吸收，是不是只有设置分析时刻为 6 h UTC, 时间窗设为 ± 4 h （2 h UTC - 10 h UTC）。这样的话就默认水汽都是在 6 h UTC 观测得到。但是水汽在时间上变化挺大，这样是不准确的。有没有其他方法可以吸收呢？

3 对于spin up，我也不是很理解。之前网上查是指wrf 预热，达到平衡稳定的时间。如您说的3中的，“00时的spin-up预报 + 00 UTC的观测 同化后——>06时的预报”， 此时的06 时的预报能用吗？不是还在spin-up吗。而且如果采用循环同化，06 UTC 的预报作为初始值，吸收外部数据再进行同化，预报下6小时，此时WRF需不需要时间再重新spin-up？

十分感谢您的耐心回答，感谢！