贵阳地区对流性雷达回波的统计特征及同化试验

发布时间：2020-05-18 09:10

【摘要】：强对流天气常伴有大风、冰雹和暴雨等灾害性天气,给人民的生命财产安全带来巨大威胁,因此,对流性天气的研究一直受到人们高度关注。对流过程由于其具有短时和阵性的特点,常规观测手段很难胜任,而多普勒雷达却能提供高时空分辨率的反射率因子和径向风的观测。基于此,本文利用贵州省贵阳雷达站2014-2016年5-8月的雷达回波资料,对贵阳地区对流性雷达回波形态特征、发生频次、发生位置、日变化、生命史进行统计分析;然后利用ARW WRF模式以及WRF 3DVAR同化系统,对2014年7月24日贵州省中西部一次短时局地对流过程进行同化试验,进一步分析该对流单体发生发展时的内部动力结构和热力结构;最后,通过多物理参数化方案和Random CV扰动方案生成20个集合样本,研究在3DVAR静态协方差中增加随流型变化信息的混合同化方法对分析和预报的改进。雷达观测的统计结果表明:对流性降水回波的形态特征可分为单体型、线状型和区域型,其中线状型接近50%,是贵阳地区最常见的对流组织形式;对流多发生在贵阳市西南面和东南面,而北面最少,同时夜间降水易发生在贵阳市西南方;对流初始时刻存在午后和午夜两个峰值区。同化试验表明:相比于spin up 6小时,spin up 12小时后再同化雷达资料的预报结果与实况更接近;在一小时同化期间内,6分钟同化一次的模式预报结果明显好于30分钟和60分钟;背景场方差调节参数(var scaling)和水平尺度参数(len scaling)影响同化结果,通过两参数的不同组合试验可以得出最优预报效果。利用不同物理参数化方案和WRF 3DVAR自带的Random CV扰动方案分别产生20个初始集合样本,然后采用3D-EnVar混合同化方法在一小时时间窗内同化雷达资料,发现混合方法对初始场的调整以及随后的预报明显好于3DVAR,并且多物理参数化方案的同化结果好于Random CV扰动方案。
【图文】：

贵阳,贵州省,雷达站,地形

兰州大学硕士研究生学位论文贵阳地区对流性雷达回波的统计特征及同化试验沿海地区，西部地区多为 C 波段多普勒雷达。本文的研究区域为贵州省中部贵阳地区，利用贵阳雷达站（ ° ’ 、 ° E，海拔 1255.7 m）频率范围为 5.3-5.5 GHz 的 PPI 和 RHI 雷达资料，分辨率为 0.2km，有效扫描半径为 150 km（图 1），两次扫描时间间隔约为 6 分钟，雷达反射率强度范围从-5 -70 dBz，每 5 dBz 为一级，共分为 15 级。同时利用一日四次的1° 1°NCEP FNL全球分析资料作为WRF模式的初始启动场，欧洲中心 0.125 °×0.125 °一日四次 ERAInterim 再分析资料，贵州省 84 个自动观测站的逐小时降水资料和贵阳站和威宁站的探空资料进行辅助分析。

雷达回波,形态特征,代表性,区域型

12图 3.1 九类代表性对流性雷达回波形态特征.3.2 结果与分析3.2.1 频次和生命史根据上节标准，去除发生发展不完整的 47 例（占总个例 7.8%），2014-2016年 5-8 月对流性雷达回波有 551 例。单体型、线状型和区域型的发生频次分别为 126 次、272 次和 148 次；线状型占总数的 49.36%，是贵阳地区最常见的对流性雷达回波形态。进一步细分发现：断裂线状发生频次最多，达到 121 次，非嵌入区域型次之，，有 84 次，合并单体类
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P412.25

【参考文献】