雷达反射率资料质量控制及其在GRAPES三维变分同化中的应用

【摘要】：随着数值天气预报模式的发展,将具有高分辨率的雷达资料应用到数值预报模式以改善数值预报质量已经成为可能。但是,多普勒天气雷达在探测过程中资料通常会受到非降水回波的污染,导致雷达数据出现质量问题,从而影响雷达资料在业务中的应用。因此,去除杂波污染以提高雷达资料的质量对雷达资料的实际应用具有重要意义。目前,我国对雷达资料的研究与应用水平和国际相比还有一定差距,尤其是对多普勒雷达资料质量控制的研究。因此,如何去除雷达探测过程中出现的杂波,将高质量的雷达资料应用到数值预报系统,提高我国数值预报精度,已成为业务应用和研究的一个亟待解决的问题。 本文主要研究和发展了多普勒雷达回波资料中非降水回波的质量控制方案。在质量控制去除杂波的过程中,首先统计了不同雷达回波的回波图像中反射率因子所具有的水平和垂直结构特征；在总结国内外关于雷达基数据质量控制方法的基础上,初步发展建立了一种新的基于模糊数学理论的FCM(模糊C均值)算法质量控制方案。经过个例验证,该方案能自动有效识别降水回波和非降水回波,是一种对雷达反射率资料质量控制新的尝试和有效途径。 随后,将经过质量控制后的反射率因子所反演的雨水混合比和垂直速度以及径向速度资料进入GRAPES三维变分同化系统直接同化,为GRAPES数值预报模式提供一个好的初始场。利用GRAPES三维变分同化系统对2009年6月5日安徽北部一次强对流天气进行了模拟试验。四组试验方案的结果表明：雷达资料能够有效调整数值模式的初始场,对短时降水预报具有一定的改善。