改进的雷达资料同化方案在梅雨期暴雨预报中的应用

发布时间：2024-05-25 07:22

　　雷达资料同化对提高数值天气预报准确率具有重要意义。针对2016年7月5-6日武汉一次梅雨期暴雨过程,采用改进的雷达资料同化方案STMAS(Space and Time Multiscale Analysis System)同化雷达径向速度和反射率因子。通过与LAPS(Local Analysis and Prediction System)方案的结果对比初始动力场、水汽条件、热力场、预报天气形势、降水和雷达回波等的差异,并着重分析了STMAS方案对初始场及降水预报的改进及其原因。结果表明:(1)同化雷达径向速度时,STMAS方案在三维变分基础上引入连续方程做强约束条件,对初始场中动力场改善效果较为明显。(2)同化雷达反射率因子时,STMAS方案增加利用雷达回波直接调整湿度步骤,强迫雷达回波高于阈值区域饱和,使得初始场的水汽条件更加充沛,对流不稳定能量更大。(3)由于STMAS方案初始场的改善,使得预报场中高低空天气系统配置较好,最终使得预报的雨带和强降水落区在位置和强度上更接近实况,其中100 mm以上强降水预报能力尤为突出。

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【部分图文】：

图12016年7月5日20:00NCEP再分析资料的200hPa风场（矢量，单位：m·s-1）和散度场（填色，单位：×10-5s-1),850hPa切变线（红色等值线），12540gpm等高线（绿色等值线）和5880gpm等高线（蓝色等值线）

采用美国国家环境预报中心NCEP提供的水平分辨率为1°×1°再分析资料分析，2016年7月5日20:00天气形势[图1，该图及文中所涉及的地图是基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS(2016)2892号的标准地图制作，底图无修改]。此次暴雨的产生离不开高低层系....

图2初始场2016年7月5日20:00850hPa的风场（矢量，单位：m·s-1）、位势高度场（等值线，单位：gpm)

同化雷达径向风是通过调整模式的u、v来实现的，为了更加清楚地看到两种方案u、v的差异，将850hPa上STMAS方案的u、v分量分别减去LAPS方案的u、v分量。从u差量[图3(a）]的水平分布可看出，在武汉的南侧和北侧，STMAS方案分析的u较LAPS分析的要强。北侧u的增量....

图3初始场2016年7月5日20:00850hPa上STMAS方案与LAPS方案分析的u,v风场（阴影，单位：m·s-1）的增量

图2初始场2016年7月5日20:00850hPa的风场（矢量，单位：m·s-1）、位势高度场（等值线，单位：gpm)STMAS方案分析的u、v分量在武汉南北侧均比LAPS分析的要强，但是这种u、v分量的增强对大气环流的影响效果却并不相同。在北侧（图4中绿框范围），STMA....

图5初始场2016年7月5日20:00850hPa上LAPS方案和STMAS方案的整层可降水量（单位：mm)

充足的水汽是降水形成的基本条件。图5是初始时刻2016年7月5日20:00LAPS方案、STMAS方案850hPa的整层可降水量。由图5中可以看出，两种方案分析的整层可降水量分布形态大致相同，但是STMAS方案分析的可降水量明显高于LAPS方案，尤其是水汽带的东部区域，包括湖....

本文编号：3981886