多普勒雷達風場信息變分同化方案的改進與應用.pdf

1、近年來，隨著中國氣象局新一代天氣雷達的布網(wǎng)和業(yè)務(wù)使用，使得雷達觀測資料廣泛應用于對流天氣診斷、中小尺度天氣系統(tǒng)探測以及中尺度數(shù)值天氣預報。但是，雷達資料的應用也存在諸多問題。例如，多普勒天氣雷達的徑向風速僅僅是風場的一個分量，不足以完整地、準確地描述風場的三維結(jié)構(gòu)。雷達回波容易受到大氣折射、波束寬度以及脈沖長度等因素的影響，使得雷達探測能力和精度有限。這些因素給雷達資料運用于數(shù)值天氣預報造成了極大的障礙。
　　 為了探索解決多普

2、勒雷達資料在數(shù)值模式中的應用，從實際業(yè)務(wù)應用的前景和價值出發(fā)，本文討論了雷達徑向風和回波強度的同化方法。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)本文首先對雷達視風速的計算進行理論推導，在原方案的基礎(chǔ)上引入雨滴末速度項。然后，以GRAPES-3DVar系統(tǒng)為平臺，做了兩組數(shù)值試驗，試驗結(jié)果表明改進方案和原方案都具有一定的同化能力。由于改進方案考慮了強對流的影響，計算的雷達視風速可以較準確地描述大氣水平風場，同化結(jié)果和登陸臺風降水模擬均優(yōu)于

3、原方案。
　　 (2)用自動站資料變分校準后的雷達估算雨強資料具有單點測量精度高、梯度分布合理的特點，利用改進的郭曉嵐對流參數(shù)化方案作為觀測算子，把其作為觀測資料同化進模式。數(shù)值試驗結(jié)果表明，在對流系統(tǒng)發(fā)展的低層，有明顯的水汽輻合與質(zhì)量輻合，高層以質(zhì)量輻散為主，這有利于垂直運動的發(fā)展和產(chǎn)生強降水。此外，對流系統(tǒng)的強度和中心移動與實況觀測更一致，模擬結(jié)果有明顯改進。
　　 (3)為了運用雷達資料高時間分辨率的特征，利用廣州