C波段雷达反射率资料的同化与数值模拟
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“ 云娜” 的移 动路径 、 强 度变 化 及 台 风暴 雨 的雨 量 和 分 布 。 盛 春 岩 等 用 ＡＤＡＳ将 雷 达 资 料 用 于
国 内外 对多 普勒 雷达 资料 同化应用 已有一定 研
究进 展 ， ３ ＤＶＡＲ、 ４ ＤＶＡＲ、 Ｅｎ ＫＦ 及 Ｌ ＡＰ Ｓ 、 ＡＤＡＳ
等ｌ １ 同化方法 的发展 应 用 为雷 达 资 料 同化 提供 了 技术 支撑 。其 中， 由美 国大 气 海洋 管 理 局 预报 系统
实验 室开 发 的 Ｉ ＡＰＳ （ Ｌｏ ｃ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＡＲＰ Ｓ模 式 ， 改善了 ６ ｈ的 降水 预 报 。杨 艳 蓉 等 Ｊ
利用 ＡＤ ＡＳ系统 研 究 了 同化 雷 达 反射 率 因 子 和 径
ｈ的降水范 围 、 强 度 和 降水 中心 的预 报 。王 瑾 等 。 ｌ
以 ＡＲ Ｐ Ｓ ３ ＤＶＡＲ 和 复 杂 云 分 析 模 块 为 研 究 平 台 ， 分析 了 Ｃ Ｉ ＮＲ ＡＤ — Ｃ Ｄ 雷 达 反 射 率 因 子 资 料 对 云 微
超级 单体 进行 ２ ｈ预报 的能 力 ， 能 较 好 地 捕 捉 到 超 级 单 体 的特 征 。另外 Ｘ ｕ ｅ 等＿ ５ 利用 ＡＤ ＡＳ同化 系
加合 理 ， 但 是 由于 使用 资 料 广 泛 、 算法透明、 便 于改 进、 计 算速 度快 、 分 析 场 与 观测 实 况 接 近等 特 点 ， 更 适 于实 时 业 务 应 用 。Ａ ＤＡＳ是 ＡＲ Ｐ ｓ模 式 资 料 前
处理 同化 系统 ， 引进 Ｌ ＡＰ Ｓ资料 融 合 思 路 ， 并 对 雷 达 和卫 星等非 常规 资料 中云 观测信 息 的应用进 行 了 开拓 和发 展 。Ｈｕ和 Ｘ ｕ ｅ ＿ ４ 通 过 ３次 龙 卷 过 程 的 预
（ １南京 信 息 工 程 大学 大气 物 理 学 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ；２天 津 市 气 象 科 学 研 究 所 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ４ ３解 放 军 ９ ５ ９ １ ５ 部 队气 象 台 ，静 海 ３ ０ １ ６ ０ ６ ）
摘 要 利 用 ＡＲ Ｐ Ｓ模式 （ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｒｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 的 资 料 分 析 系统 Ａ ＤＡｓ （ ＡＲ Ｐ Ｓ Ｄａ ｔ ａ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｓ ｙ ｓ — ｔ ｅ ｎ） ｒ ， 以Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ ＧＦ Ｓ资料 为背 景 场 对 我 国西 北 地 区 Ｃ Ｉ ＮＲ ＡＤ － Ｃ Ｂ ＼ Ｃ Ｃ型 雷 达 反 射 率 资 料 进 行 同 化 试 验 研 究 ， 并 借 助于 ＷＲ Ｆ （ Ｗｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｍｏ ｄ ｅ １ ） 模式 ， 对 发 生 在 黄 河 河 套 及 河 北 地 区 的 一 次 天 气 过 程 进 行 个 例 模 拟 试 验 。不 同 模 拟 方 案 模 拟 结 果 的 对 比分 析 和 短 时 预 报 检验 表 明 ： ① Ｃ 波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 引 入 与 ｓ波 段 雷达反射率资料在空间覆盖上构成互补 ， 与卫 星 、 地 面 等 资 料 的 云 综 合 分 析 能 够 分 析 出 与 实 况 更 为 接 近 的 降 水 场 和垂 直 结 构 信 息 ； ② 同 化 了 ｃ波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 试验 方 案 在 模 拟 回 波 系 统 演 变 上 优 于 未 同化 的 ， 但 由于 模 拟 低层暖湿条件不足 ， 系 统逐 渐 衰 弱 与 实况 不 符 ； ③ 对 比实 况 降 水 发 现 ， 区域 ｃ波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 同 化 对 短 时 降 水预报效果有一定改善 。
统， 将 ＷＳ Ｒ 一 ８ ８ Ｄ 多普 勒雷 达 数 据 用 于 初 始 场 调 整
物理 量场 的 同化 问题 及雷达 资料 质量 控制 对 同化 的 影响， 表 明雷达 反射 率 资 料 的 同化 在 强 对 流风 暴 的
第４ １ 卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ６月
气
象
科
技
Ｖｏ１ ． ４１， Ｎｏ ．３
Байду номын сангаас
Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＩ ０ＧＹ
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
Ｃ波段雷达反射率资料的同化 与数值模 拟
李平 。 解 以扬 李 英 华 官莉 温焰 军。
报 试 验 结 果 表 明 ＡＲ Ｐ Ｓ模 式 及 其 同 化 系 统 具 有 对
的雷达 同化 方法 ， 将 多普勒雷 达 １ ４个仰 角 的原始 径 向风 和反射 率资 料进 行 同化 并 应用 于 Ａ ＲＰ Ｓ模 式 ，
起 到消除“ ｓ ｐ ｉ ｎ — ｕ ｐ ” 副作 用 的效果 ， 并 改善了 ０ ～１ ２
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， 局地分 析预 报 系统 ） ， 采用 的是 多 源 资料 非 绝热 初始 化技 术 ， 虽然 在 理 论 上 没有 比变 分 同化 更
向风 资料在 改进模 式 初 始 场 和 预 报结 果 中的 作用 ，
认 为对 预 报 均 有 所 改 进 。祝 婷 等 改 进 了 ＡＤ Ａｓ
关键 词 ＡＤ ＡＳ 云 分 析 物 理 初 值 化 云 水 混 合 比
引 言
和 云分 析 ， 能 减 少 ＡＲ Ｐ Ｓ模 式 的 ｓ ｐ ｉ ｎ — ｕ ｐ时 间 。国
内余 贞 寿等 将 温州 新一代 多普 勒天 气雷 达数 据 中 的基本反 射 率 和径 向 风 速 通 过 ＡＤ ＡＳ引进 ＡＲＰ Ｓ 模式形成新的初值和边值 ， 成 功再 现 ０ ４ １ ４号 台 风
国 内外 对多 普勒 雷达 资料 同化应用 已有一定 研
究进 展 ， ３ ＤＶＡＲ、 ４ ＤＶＡＲ、 Ｅｎ ＫＦ 及 Ｌ ＡＰ Ｓ 、 ＡＤＡＳ
等ｌ １ 同化方法 的发展 应 用 为雷 达 资 料 同化 提供 了 技术 支撑 。其 中， 由美 国大 气 海洋 管 理 局 预报 系统
实验 室开 发 的 Ｉ ＡＰＳ （ Ｌｏ ｃ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＡＲＰ Ｓ模 式 ， 改善了 ６ ｈ的 降水 预 报 。杨 艳 蓉 等 Ｊ
利用 ＡＤ ＡＳ系统 研 究 了 同化 雷 达 反射 率 因 子 和 径
ｈ的降水范 围 、 强 度 和 降水 中心 的预 报 。王 瑾 等 。 ｌ
以 ＡＲ Ｐ Ｓ ３ ＤＶＡＲ 和 复 杂 云 分 析 模 块 为 研 究 平 台 ， 分析 了 Ｃ Ｉ ＮＲ ＡＤ — Ｃ Ｄ 雷 达 反 射 率 因 子 资 料 对 云 微
超级 单体 进行 ２ ｈ预报 的能 力 ， 能 较 好 地 捕 捉 到 超 级 单 体 的特 征 。另外 Ｘ ｕ ｅ 等＿ ５ 利用 ＡＤ ＡＳ同化 系
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处理 同化 系统 ， 引进 Ｌ ＡＰ Ｓ资料 融 合 思 路 ， 并 对 雷 达 和卫 星等非 常规 资料 中云 观测信 息 的应用进 行 了 开拓 和发 展 。Ｈｕ和 Ｘ ｕ ｅ ＿ ４ 通 过 ３次 龙 卷 过 程 的 预
（ １南京 信 息 工 程 大学 大气 物 理 学 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ；２天 津 市 气 象 科 学 研 究 所 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ４ ３解 放 军 ９ ５ ９ １ ５ 部 队气 象 台 ，静 海 ３ ０ １ ６ ０ ６ ）
摘 要 利 用 ＡＲ Ｐ Ｓ模式 （ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｒｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 的 资 料 分 析 系统 Ａ ＤＡｓ （ ＡＲ Ｐ Ｓ Ｄａ ｔ ａ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｓ ｙ ｓ — ｔ ｅ ｎ） ｒ ， 以Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ ＧＦ Ｓ资料 为背 景 场 对 我 国西 北 地 区 Ｃ Ｉ ＮＲ ＡＤ － Ｃ Ｂ ＼ Ｃ Ｃ型 雷 达 反 射 率 资 料 进 行 同 化 试 验 研 究 ， 并 借 助于 ＷＲ Ｆ （ Ｗｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｍｏ ｄ ｅ １ ） 模式 ， 对 发 生 在 黄 河 河 套 及 河 北 地 区 的 一 次 天 气 过 程 进 行 个 例 模 拟 试 验 。不 同 模 拟 方 案 模 拟 结 果 的 对 比分 析 和 短 时 预 报 检验 表 明 ： ① Ｃ 波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 引 入 与 ｓ波 段 雷达反射率资料在空间覆盖上构成互补 ， 与卫 星 、 地 面 等 资 料 的 云 综 合 分 析 能 够 分 析 出 与 实 况 更 为 接 近 的 降 水 场 和垂 直 结 构 信 息 ； ② 同 化 了 ｃ波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 试验 方 案 在 模 拟 回 波 系 统 演 变 上 优 于 未 同化 的 ， 但 由于 模 拟 低层暖湿条件不足 ， 系 统逐 渐 衰 弱 与 实况 不 符 ； ③ 对 比实 况 降 水 发 现 ， 区域 ｃ波 段 雷 达 反 射 率 资 料 的 同 化 对 短 时 降 水预报效果有一定改善 。
统， 将 ＷＳ Ｒ 一 ８ ８ Ｄ 多普 勒雷 达 数 据 用 于 初 始 场 调 整
物理 量场 的 同化 问题 及雷达 资料 质量 控制 对 同化 的 影响， 表 明雷达 反射 率 资 料 的 同化 在 强 对 流风 暴 的
第４ １ 卷 第 ３期
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李平 。 解 以扬 李 英 华 官莉 温焰 军。
报 试 验 结 果 表 明 ＡＲ Ｐ Ｓ模 式 及 其 同 化 系 统 具 有 对
的雷达 同化 方法 ， 将 多普勒雷 达 １ ４个仰 角 的原始 径 向风 和反射 率资 料进 行 同化 并 应用 于 Ａ ＲＰ Ｓ模 式 ，
起 到消除“ ｓ ｐ ｉ ｎ — ｕ ｐ ” 副作 用 的效果 ， 并 改善了 ０ ～１ ２
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， 局地分 析预 报 系统 ） ， 采用 的是 多 源 资料 非 绝热 初始 化技 术 ， 虽然 在 理 论 上 没有 比变 分 同化 更
向风 资料在 改进模 式 初 始 场 和 预 报结 果 中的 作用 ，
认 为对 预 报 均 有 所 改 进 。祝 婷 等 改 进 了 ＡＤ Ａｓ
关键 词 ＡＤ ＡＳ 云 分 析 物 理 初 值 化 云 水 混 合 比
引 言
和 云分 析 ， 能 减 少 ＡＲ Ｐ Ｓ模 式 的 ｓ ｐ ｉ ｎ — ｕ ｐ时 间 。国
内余 贞 寿等 将 温州 新一代 多普 勒天 气雷 达数 据 中 的基本反 射 率 和径 向 风 速 通 过 ＡＤ ＡＳ引进 ＡＲＰ Ｓ 模式形成新的初值和边值 ， 成 功再 现 ０ ４ １ ４号 台 风