221 / 2023-04-02 22:13:19

对流尺度模式下风廓线与多普勒雷达联合同化方案研究

风廓线雷达；多普勒雷达；联合同化；对流尺度数值天气预报

       准确的动力初始场是提高对流尺度预报的重要保障。风廓线雷达与多普勒雷达径向风作为目前两种主要的高时空分辨率风场观测，可为对流尺度数值天气预报提供关键中小尺度动力信息，实现其在数值模式中的有效利用，将有效改善模式初始场的质量，对提高数值预报水平具有非常重要的科学意义和实际价值。对流尺度变分框架内，风廓线与多普勒雷达联合同化策略设计需要结合风廓线与径向风两种观测的不同空间分布特征以充分发挥探测优势。首先针对风廓线与雷达径向风分布位置的两种典型情形进行了一系列单点与双点观测试验，结果表明风廓线和雷达径向风都可以解析对流尺度信息，风廓线雷达与雷达径向风优势互补的空间特征可以使二者的联合同化更好地构造完整的风场结构。然后，利用低空急流个例来评估两种同化策略的同化性能差异，发现认为风廓线雷达可以探测对流尺度信息并且使用优化的长度尺度和方差的联合策略可以有效捕捉急流垂直结构，优于将风廓线定义为天气尺度观测的联合同化策略，优化策略实现了两种观测信息的协调同化，共同提供了多尺度信息协调的动力初始场，进而提升风场和降水预报。一个月批量试验证明了优化策略在短时风场预报和定量降水预报中的稳定提升效果。