伴随着多普勒雷达径向风资料被广泛的应用于中小尺度数值模式之中,针对多普勒雷达径向风资料同化的研究也越来越多,现有的径向风资料同化主要分为直接同化与间接同化,然而直接同化中采用的传统观测算子仅能引入风场的径向分量,间接同化方法则在反演风场的过程中存在较大计算误差。在这两种观测算子的基础之上,本研究在GRAPES-3Dvar同化系统的基础上引入改进观测算子,构建了雷达径向风资料预处理模块以及完善了径向风同化模块(包括传统算子与改进算子),在完成正确性检验以及单个分析单元的同化试验后,对华北地区的强降水过程分别进行了单部以及雷达组网的径向风同化模拟试验,详细分析采用不同观测算子对初始场的调整以及对预报结果的改善作用。主要结论如下:1、改进算子将径向风以及其空间变化信息(切向风)引入同化系统,相比于单纯引入径向风信息的传统算子,改进算子能够引入较为完整的观测风场信息;相比于间接同化算子,改进算子通过同化系统的背景误差协方差与物理关系求解最优风场,省略了局地强约束求解常规风场的反演过程,一定程度的降低了计算误差,同时也将反演与同化过程有机的结合在了一起。2、改进算子采用能够灵活调整的区域作为分析单元,相比于单个格点作为分析单元的传统算子,改进算子利用了更多的径向风观测信息,同时在不引入插值误差的前提按照分析单元大小对观测场进行分组,从而达到稀疏化的目的,更重要的是,区域的分析单元能够降低单个观测值对于同化变量的影响权重,一定程度提高了观测信息的可信度。3、通过单个分析单元的同化试验可以看出,不同算子均能够有效的吸收径向风信息。差异主要体现在分析风场的切向分量上,传统算子的结果接近于背景切向风场,而间接同化中的反演风场通过局地假设条件的引入而能够得到一部分切向观测信息,改进算子的切向风则伴随分析单元的改变而变化,风速介于采用传统算子的同化结果与间接同化结果之间,体现了改进算子对于这两种观测算子的兼容性。4、多普勒雷达径向风同化试验结果表明,加入雷达径向风后初始场在对流系统所在区域产生了大量的中小尺度动力信息和热力信息,有效改善了初始场缺少足够分辨率的动力、热力特征的问题,其中改进算子由于能够吸收更多的观测信息,因而得到的初始场优于传统算子的结果;对比分析累计降水的模拟以及计算不同实验的降水评分,结果表明,加入雷达资料后的实验在较好的模拟降水雨带范围的同时也有效的抑制了虚假降水中心的范围与量级,其中以改进算子的改善效果较为明显,同时,降水评分的定量计算结果也表明了改进算子的优越性。