雷达资料同化技术在华南强对流过程数值模拟中的应用

【摘要】：本文研究多普勒天气雷达风场信息变分同化技术在华南强对流天气数值预报中的应用。 在三维变分同化系统GRAPES-3DVAR框架下同化广州CINRAD-SA多普勒雷达资料, 以2km水平分辨率同化为重点,期望通过同化技术得到具有更高分辨率的模式初始场,进 而改善强对流天气过程的预报系统。 本文选取2004年04月26日和05月07日广东省两次强对流过程进行多普勒雷达变分 同化分析,发现由中尺度数值模式(GZHM模式水平分辨率为14km)提供的模式初始场, 由于资料密度不足,可能会漏掉一些尺度较小的系统,或者错误估计中尺度系统的强度。加 入多普勒雷达资料进行变分同化分析,可以改进初始场的结构特征和强度,对中尺度系统的 描述更为精确。以04月26日华南强对流过程为例,利用GRAPES精细网格模式(水平分 辨率为2-3km)进行数值模拟,采用同化前后的不同初始场分别做控制试验和同化试验,从 26日12时-27日12时积分24小时。将这两组模拟结果进行对比,同化试验得到的累计降 水量、雨带位置、水汽强度等预报要素更接近实况天气过程,可以明确地反映出强对流天气 的许多重要特征,说明在初始场中同化雷达资料确实可以改进模式预报效果。利用精细模式 积分得到的高分辨率模拟结果,对2004年04月26日华南强对流过程进行讨论:凌晨前后 珠江口附近地区低层湿度增大、地面温度维持、高层温度一定程度下降,天气尺度系统带来 的对流层上下差异导致不稳定能量累积,在切变线的触发下产生强对流,这可能是华南地区 常见的“凌晨强对流天气”的一种机制。