论文部分内容阅读
对于雷暴、冰雹等中小尺度强对流天气系统的数值预报和模拟，一个突出的问题是缺乏足够的观测资料为数值模式提供准确的初始场。常规探空资料难以满足模式所需初始场的中尺度细节，而雷达资料具有较高的时空分辨率，可以弥补数值模拟中观测信息不足的问题。本文利用美国Oklahoma 大学风暴分析预测中心CAPS ( the center for Analysis and Prediction of Storms) 开发的中尺度ARPS( The Advanced Regional Prediction System) 模式，将长沙CINARD-SA 多普勒雷达反射率因子与径向速度直接作为观测变量引入到其3DVAR 系统中，通过对湖南强对流典型个例的雷达资料三维变分同化模拟实验，研究 ARPS-3VDAR 系统对湖南强对流天气的同化特点和模拟能力。本文使用分辨率为1°×1°的NCEP 高分辨率的全球预报系统（NCEP High Resolution Global Forecast System ， 1 degree GFS）中的gfs003 数据作为模式模拟的背景场资料，对2009 年3 月21 日飑线天气过程采用多普勒天气雷达资料进行三维变分同化与雷达资料实况进行对比分析，得到如下结论：（1）通过对雷达反射率同化前后的对比可以看出，过程开始前，同化后的雷达回波位置较之同化前生成的位置偏北，强度偏弱；过程开始后，同化后雷达反射率图比同化前更好的反应出了此次飑线过程的移动路径和位置，位置和发展趋势也与灾害发生地点有很好的对应关系。（2）同化前经向风没有反应出此次强对流天气过程的风场特点，同化雷达资料后，风场有了较明显的变化，在强回波区对应了较强的垂直运动，风力最大区域与强回波最强区域及其移动位置一致。同时，相比于原始雷达径向速度产品，这些分析对于预报员来说更容易在实践中应用，并且在空间和时间上更具有连续性。（3）由于本文中雷达资料的质量控制只是通过ARPS 模式自带的质量控制程序进行了预处理，尚未开展更多更有效的质量控制处理方法对雷达资料进行处理，也许这是相比于原始雷达资料，单部多普勒雷达反射率资料同化后回波强度要偏弱的一个可能原因。对于多普勒天气雷达资料的直接同化和分析，本文的研究工作只是一个初步的尝试。关于多普勒天气雷达资料这样的非模式变量探测资料的直接同化问题，仍然需要着更加深入的研究和应用。