3DVar和SVD-En3DVar方法同化地閃資料試驗(yàn)研究.pdf

1、強(qiáng)對(duì)流天氣由于具有突發(fā)性和強(qiáng)破壞力，一直是氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容之一，展開此類天氣預(yù)警預(yù)報(bào)能力提高的研究對(duì)人們的生產(chǎn)生活具有重要意義。閃電資料作為對(duì)流活動(dòng)的指示器，不但具有高分辨率，而且受外界條件干擾較小，可以將其作為其他觀測(cè)資料的補(bǔ)充，用于對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。本文通過將閃電資料同化入數(shù)值模式，調(diào)整模式初始場(chǎng)，探討了閃電觀測(cè)在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用。
　　本文選取2009年6月5日發(fā)生在江淮地區(qū)的一次強(qiáng)對(duì)流過程進(jìn)行

2、研究。首先基于常規(guī)天氣資料和通過兩步變分法反演得到的多普勒天氣雷達(dá)資料，對(duì)該次天氣實(shí)況發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程做了詳細(xì)分析，并根據(jù)已有的一些預(yù)警條件對(duì)冰雹、大風(fēng)和閃電等災(zāi)害性天氣做出預(yù)警。
　　隨后，基于美國(guó)業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng) RUC/RR（Rapid Update Cycle/Rapid Refresh）的同化系統(tǒng)GSI（Gridpoint Statistical Interpolation）中閃電與雷達(dá)回波的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，將安徽省LD

3、-Ⅱ型閃電定位系統(tǒng)的地閃資料轉(zhuǎn)換為三維代理回波，并與雷達(dá)觀測(cè)作對(duì)比，結(jié)果表明二者略有偏差，但總體形態(tài)基本一致。因此，閃電代理回波可以作為雷達(dá)資料的補(bǔ)充或替代，用于強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)的研究。
　　最后，分別用三維變分方法（Three-dimensional Variational Method，3DVar）和基于集合與奇異值分解（Singular Value Decomposition Method，SVD）技術(shù)的三維變分同化方法（

4、SVD-En3DVar）同化閃電轉(zhuǎn)換三維代理回波，以提高強(qiáng)對(duì)流天氣的臨近預(yù)報(bào)水平。結(jié)果表明：（1）利用中尺度預(yù)報(bào)模式（Weather Research and Forecast Model，WRF）的3DVar模塊同化閃電代理回波后，對(duì)初始場(chǎng)中的熱力和動(dòng)力條件都進(jìn)行了一定程度的調(diào)節(jié)和補(bǔ)充。同化結(jié)果極大地改善了回波強(qiáng)度和落區(qū)的臨近預(yù)報(bào)水平，使其迅速向觀測(cè)場(chǎng)逼近；并且可改進(jìn)3小時(shí)和6小時(shí)內(nèi)臨近降水的落區(qū)預(yù)報(bào)，為短時(shí)強(qiáng)降水的臨近預(yù)報(bào)提供很好的