多普勒天气雷达资料同化对长江中下游降水模拟的影响

发布时间：2020-04-13 20:44

【摘要】：多普勒天气雷达资料具有常规资料无法比拟的高时空分辨率,随着我国新一代多普勒天气雷达布网的逐步完成,如何充分利用雷达资料改善模式初始场是资料同化领域的研究重点之一。本文旨在利用WRF模式和GSI同化系统,对我国所有SA型多普勒雷达(46部)资料进行同化分析,研究同化雷达资料对长江中下游降水模拟的影响。结果表明:采用美国风暴中心(CAPS)开发的雷达资料质量自动控制算法和控制阈值对我国的SA型天气雷达径向风资料进行质量控制,可以较好地剔除雷达径向风的杂波,同时保留中小尺度信息;利用中国气象科学研究院-灾害天气国家重点实验室开发的雷达反射率组网软件对反射率进行质控和拼图,质控后的反射率与雷达站点和降水分布一致。GSI同化系统有效地吸收了经过质控的雷达径向风资料,而且形成合理的分析增量。雷达资料批量试验表明,质控后雷达径向风有效资料量与天气相关,当降水较强时雷达径向风资料量较大,对降水的模拟结果正效果也越明显。同化雷达资料对常规地面要素的影响呈现中性,同化雷达径向风对高空要素影响强于反射率。同化雷达径向风和反射率对高空位势高度场的改进与降水天气相关,当降水强度较强时,同化雷达资料对位势高度场的改善可达到200h Pa以上。此外,发现有6部雷达径向风资料相对于背景场的值波动异常。选取2013年26日至27日降水过程进行深入分析,结果表明质量控制后的雷达径向风资料吸收率达到90%,同化雷达径向风和反射率能够提高长江中下游模拟的定量评分,减小空报和漏报现象。同化径向风改善低层水汽辐合和风场辐合,同化反射率可以调整大气中的水凝物分布,同时同化径向风和反射率会累积两种资料的影响效果,提高模拟降水量。
【图文】：

径向风,质控,雷达,累积降水

efg图3.2 晴空雷达质控后0.45°仰角径向风分布和3小时累计降水（a、2013年6月25日21时3小时累积降水分布，单位，mm；b、e 原始算法；c、f 质控软件；d、g 改进算法）将质控后的单部雷达径向风资料放入同化系统进行数值试验，对比同化前后观测资料与背景场的散点分布。散点图可以反映观测资料和背景场间差异程度。图3.3（a）为原始质控算法得出的雷达径向风资料与背景场散点分布，在观测值为0附近的区域分布较为集中，这说明有些径向风资料观测值接近0，而其对应的背景场与观测场差异较大。图3.3（b）用质控软件得出雷达径向风的散点分布较为均匀地分布于bk=ob（背景场=观测资料）线两侧。图3.3（c）改进后的质控算法所得雷达径向风为0附近的散点消失，剩余散点较少，剩余雷达径向风信息资料点与软件质控结果相一致，这是雷达位置西南方向的有效气象信息（图3.2（b））。经过同化系统之后

散点图,径向风,晴空,雷达

ANA NA图3.3 晴空雷达径向风同化前后O-B和O-A散点分布（a、d原始算法；b、e质控软件；c、f改进算法）当有天气过程时，雷达能够探测到更丰富的风场信息。如图3.4所示，对比三种质控方法所得仰角为1.45°锥面上雷达径向风的分布特征。原始算法质控后，雷达径向风分布与原始基数据相比没有变化，这表明，有降水天气情况下雷达数据经过原始质控算法，，非气象回波依然存在，绝对径向风速在5m/s以内的资料点最高点达到16000以上，与图3.2晴空雷达相比，有降水情况下雷达资料分布于 20m/s~20m/s之间
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.6;P412.25

【参考文献】