雷達(dá)資料三維變分同化研究.pdf

1、本文設(shè)計了一個雷達(dá)資料三維變分同化方案并采用梅雨和臺風(fēng)天氣的實際雷達(dá)觀測資料進(jìn)行了同化和預(yù)報試驗。文獻(xiàn)中廣泛應(yīng)用的雷達(dá)徑向風(fēng)和反射率因子的觀測算子被用來建立觀測資料和模式變量之間的物理聯(lián)系。較強(qiáng)的垂直運(yùn)動是中尺度天氣系統(tǒng)的典型特征之一，本文采用了兩種技術(shù)來處理垂直速度。其一是采用Richardson方程通過水平風(fēng)場、溫度和氣壓來對垂直速度進(jìn)行診斷，其二是利用統(tǒng)計方法由觀測的反射率因子反演出垂直速度后，再采用Richardson方程作為觀

2、測算子對反演的垂直速度進(jìn)行同化。研究發(fā)現(xiàn)，前一種方法得到的垂直速度偏小，分析出的中尺度對流系統(tǒng)不明顯，后一種技術(shù)可以得到比較明顯的三維中尺度環(huán)流結(jié)構(gòu)。同時還發(fā)現(xiàn)下邊界地形和Richardson方程中的加熱項對垂直速度的同化有重要影響。水汽和云水采用一定的診斷方法得到，以構(gòu)造動力、熱力和水成物相互協(xié)調(diào)的三維對流結(jié)構(gòu)。梅雨和臺風(fēng)暴雨個例試驗結(jié)果表明，本文同化技術(shù)在緩解spinup現(xiàn)象、提高中尺度數(shù)值預(yù)報水平方面均顯示出明顯的正效果。

3、 論文的創(chuàng)新之處和主要結(jié)論有如下幾個方面：(1)本文建立的雷達(dá)資料三維變分中尺度同化系統(tǒng)是基本合理和有效的，單點檢驗證明同化系統(tǒng)中各觀測算子和約束關(guān)系是合理的，天氣個例試驗顯示同化雷達(dá)資料后預(yù)報結(jié)果均得到較大改善。(2)以Richardson方程作為觀測算子同化垂直速度可以改善初始場中中尺度系統(tǒng)的三維動力和熱力結(jié)構(gòu)，方程中的非絕熱項對同化結(jié)果有重要影響。(3)淮河暴雨試驗結(jié)果表明同化雷達(dá)資料可以改善梅雨鋒(切變線)上的中-β尺度對流系統(tǒng)