多普勒天气雷达资料分析及同化在暴雨中尺度天气系统数值模拟中的应用研究

【摘要】：梅雨锋暴雨是发生我国江淮流域和长江中下游地区春末夏初的重要天气现象。近年来的许多研究成果表明:梅雨锋暴雨过程是由活动在其上的中尺度天气系统引发的,中尺度天气系统是由许多积云尺度的系统构成。中尺度系统是在天气尺度或中间尺度(中—α尺度)系统的背景下产生的。只要有利的天气尺度条件不变,这种中尺度天气系统就可以反复地产生,从而造成较持久的降水过程,形成暴雨。 本文在全面分析了国内外梅雨锋暴雨和中尺度天气系统研究的基础上,根据我国目前正在开展的新一代天气雷达网和地面雨量站网的建设状况,以及中尺度数值模式和变分同化技术的发展状况,提出了利用江淮流域和长江中下游的多部新一代天气雷达组成的雷达网的信息和雨量信息并利用国内外成熟的先进算法进行雷达与雨量计联合定量估测降水和雷达风廓线的反演信息,并利用四维变分同化技术与中尺度数值模式MM5相结合,开展江淮流域的梅雨锋暴雨过程机理研究。对2003年6月26日12:00—27日12:00(UTC)和2003年7月8日12:00—7月9日12:00(UTC)两次梅雨锋暴雨过程进行了中尺度数值模拟,通过同化试验与控制试验的对比和分析得到如下结论: (1) 造成上述两次暴雨过程的中尺度天气系统,主要是沿梅雨锋移动的中—β尺度的气旋,局部的对流性降水主要与其上的中—γ尺度涡旋有关。 (2) 利用我国新一代天气雷达信息和地面雨量计信息,采用目前国内外的先进的、成熟的算法开展雷达与地面雨量计联合估测降水,在国内首次利用多部新一代天气雷达组网资料开展大范围的定量估测降水工作。多部新一代天气雷达组成的定量估测降水信息,即能够反映出中尺度天气系统特征,又能够反映大尺度天气系统的结构特征。多部新一代天气雷达组网获得的定量估测降水资料是四维变分同化的理想信息。