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面向业务数值预报新一代天气雷达VAD廓线的气压标定及同化应用

朱立娟  龚建东  陶士伟  
【摘要】:探空等探测信息垂直风场在变分同化系统中的应用,对初始时刻大气风场、温度及水汽场刻画的更为真切,从而提高预报效果。然而,由探空资料时空分辨率反映中小尺度信息明显难以满足目前模式分辨率的要求。随着我国新一代天气雷达部网的完成,雷达VAD资料作为反演垂直风场资料,在变分系统中有效应用,是丰富初始场信息的重要途径。同时同化雷达VAD廓线作为目前业务应用雷达资料最为可行的方案,本文重点探讨解决业务应用VAD廓线的技术问题,包括气压标定,逐级质量控制,同化实现,业务处理流程等方面。面对多业务系统应用VAD廓线的需求,由于VAD资料不包括气压标定的高度信息,因此对VAD廓线的气压定标提出了需求。本文具体试验表明传统气候统计标定方法难以反应对流层热力因素对高度与气压的对应关系的影响。考虑到雷达站点附近都配备地面观测站对其地面要素进行测量,本文提出以地面观测信息作为参考,同时通过修正温度垂直递减率体现季节等因素的影响,从而实现对雷达VAD廓线进行气压定标的方法。并以2007年一年探空资料作为参考,进行此方法结果评估分析。同时与常用气候统计值对观测资料赋气压方法结果进行了对比分析。重点分析了逐日偏差及均方根误差等统计量。显示利用这里提出的方法,由于引入了表征热力因素的物理量,在反映由于不同地区热力差异及不同时间热力差异引起的气压差异等方面明显优于气候值统计方法。且此法结果显示在雷达探测的对流层内结果较好,可以满足VAD资料特点的需求。同时本文说明了VAD资料在我国GRAPES模式面同化系统中同化的实现方案。及面向业务数值预报应用多部雷达VAD廓线资料的前处理流程,同化方案。包括多部雷达资料平行处理的资料检索,逐级质量控制等关键环节,重点是协方差函数方法回避了速度模糊的限制,针对反演方法和同化要求特点设计质量控制的质量控制方法。并通过2008年具体的降水个例,分别进行了探空资料同化及探空和VAD资料同化后的对比,各要素量的同化预报分析,结果显示了雷达VAD资料通过融入更多的初始风场信息,尤其是表征重要天气的垂直风场切变等信息,从而改善同化及预报效果。

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