多普勒天气雷达资料同化在一次强飑线过程数值模拟中的应用

【摘要】：本文利用CAPS(Center for Analysis and Prediction of Storm)研发的ARPS中尺度模式及其资料分析和同化系统ADAS、CCA,将广东和福建6部多普勒雷达基数据同时同化进ARPS模式中,对2005年3月22日发生在福建中南地区大范围的一次强飑线天气过程进行了数值对比试验,研究评价雷达资料同化对中尺度数值模式ARPS预报强飑线的影响。在1个小时同化窗口,设计了6个快速循环同化雷达资料试验方案,探析研究雷达反射率因子、径向风及不同循环同化频次对飑线过程模拟初始场和预报场的不同作用。主要结论如下： 1、使用雷达资料循环同化技术,将雷达的体扫资料同化进模式中,可以明显改善初始场,对模式初始风场、垂直速度场及云水、雨水等水物质场调整较明显,改进对飑线系统结构的模拟。 2、同时同化径向风和反射率资料比单独同化径向风或反射率更能显著调整初始场,模拟的组合反射率更能与实际雷达观测越接近。通过对比试验,同化径向风主要改进初始风场,增加中小尺度信息,对相当位温、初始水气场改变不明显。同化反射率因子对云水、雨水等水物质场和温度调整较明显,对风场调整不明显。雷达反射率资料比径向风资料对初始场垂直速度的增强有更明显的作用。 3、经过ARPS-ADAS、CCA雷达资料同化后,模式明显改进了飑线预报能力,降低了模拟强飑线在时间和空间上的误差,改善预报结果,能基本反映出强飑线的移动和消亡的过程。这表明ARPS模式对飑线强对流天气系统有较强的模拟能力。同时表明,采用循环同化多部雷达资料技术,有助于在实际业务中提高0-3小时强风暴短时预报能力。 4、不同的同化频率对同化结果都有正向作用,在1小时循环同化窗口内每15分钟同化一次雷达资料的初始场好于每30分钟、每60分钟同化间隔。这表明,雷达资料进入模式同化频率越高,更能改进模式初始场信息,越能提高飑线预报能力。没有同化雷达资料试验的效果最差。