利用多普勒天气雷达资料对一次暴雨过程的同化模拟

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雷达资料同化对暴雨预报影响的数值模拟研究

雷达资料同化对暴雨预报影响的数值模拟研究杨艳蓉;曾明剑【期刊名称】《气象科学》【年(卷),期】2012(032)002【摘要】以CAPS研发的最新版ARPS模式为基础,利用其数据同化系统ADAS对南京多普勒雷达资料进行同化,模拟2009年6月5日江苏地区的一次暴雨过程,进行了不同的微物理方案设计以及何时同化雷达资料的敏感性实验研究.研究发现:(1)格距较小且不使用积云对流参数化的情况下,选择warm rain或Schultz微物理过程的模拟结果差别不大,且与实况较为相符,但选择ice微物理方案时,会造成1h内的降水量突增百倍；(2)在参数一致的情况下,模拟研究时段前3、2、1h分别同化,可以得到部分主要降水区域；但同化预报的时间越短,降水模拟的中尺度信息越明显,对降水量的控制也越好；(3)依据以上结论,在暴雨发生最初的1h内进行每6 min一次的时间循环同化,然后积分2h,可以得到较为精细的云内气象要素场分布,预报的结果与实况最接近.%Based on the newest version of ARPS from CAPS and its data assimilation system ADAS , one rainstorm procedure in Jiangsu province is simulated by Doppler radar data assimilation on June 5, 2009 in Nanjing. Sensitive experiments of different microphysics procedure and different time interval during which radar data assimilation is processed can provide examples for simulation and forecast in this area. The results indicate as follows. (1) In the case of no convective parameterization for smaller grid scale, warm rain and Schultz microphysics procedures are consistent with each other, and both areconsistent with the observations. While for ice microphysics procedure, rainfall increased by several hundred times during first one hour after integration began. (2) In the case of the same parameters, main rainfall area can be simulated by choosing assimilation time of 3, 2, 1 h ahead of 09:00UTC respectively. And the shorter forecast period, the more accurate results of meso-scale information, and the better control of rainfall value. ( 3 ) By means of what is studied above, first one hour cycling assimilation with 6 minutes interval is used to simulate rainstorm procedure, after 2 h integration, intra-cloud detailed meso-scale elemental fields are obtained, and forecasted results are more closer to observations.【总页数】8页(P145-152)【作者】杨艳蓉;曾明剑【作者单位】南京林业大学森林资源与环境学院,南京210037;南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京210044;江苏省气象科学研究所,南京210008【正文语种】中文【中图分类】P458.121.1【相关文献】1.基于NLS-4DVar方法的雷达资料同化及其在暴雨预报中的应用 [J], 张斌;田向军;张立凤;孙建华2.云迹风资料同化对暴雨预报影响的数值模拟 [J], 周兵;徐海明;吴国雄;何金海3.多普勒雷达资料同化对暴雨预报的影响 [J], 马晓华;屈丽玮;张雅斌4.雷达和卫星资料同化在一次华南暴雨预报中的应用 [J], 张少婷; 王东海; 于星; 陈权亮; 丁伟钰5.MWHS/FY-3资料同化在四川盆地暴雨预报中的应用研究 [J], 蒋璐西; 陈科艺; 陈林琳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

4DVAR同化反演多普勒雷达资料在一次强降水中的应用

4DVAR同化反演多普勒雷达资料在一次强降水中的应用燕成玉;闵锦忠;裴宇杰;李宗涛;张宝贵【摘要】利用秦皇岛多普勒天气雷达资料,应用干模式的4DVAR系统反演发生在河北省昌黎县的一次强降水过程的二维风场,得到较为真实的中小尺度天气系统状况.强降水发生在“人”字形切变线的暖式切变线的前侧,当暖式切变线附近出现中-γ尺度闭合气旋性环流时,降水进一步增强.由于采用干模式的变分方法,每4 min就可完成一次风场的反演,其业务化前景非常乐观.【期刊名称】《气象与减灾研究》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】6页(P31-36)【关键词】4DVAR;反演;雷达资料;低层风场【作者】燕成玉;闵锦忠;裴宇杰;李宗涛;张宝贵【作者单位】秦皇岛市气象局,河北秦皇岛066000;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044;河北省气象局,河北石家庄050021;河北省气象局,河北石家庄050021;秦皇岛市气象局,河北秦皇岛066000【正文语种】中文【中图分类】P456.7多普勒天气雷达资料具有常规气象观测资料无可比拟的时间和空间高分辨率，是研究中小尺度天气系统的主要手段之一。

如何由多普勒天气雷达径向风场资料提取产生强对流天气的风场及物理量信息，对强对流天气系统产生、发展、维持、消亡过程进行分析和预测，已经成为非常有价值的研究方向之一。

目前，变分方法已经成为当今资料反演的主流技术。

我国研究人员在这一方面作出了很多卓有成效的工作。

丑纪范［1］推广了微分方程解的概念。

邱崇践等［2］在1994年利用浅水方程模式进行了数值模拟试验。

许小永等［3］利用由Sun等［4］建立的同化模式和四维变分同化方法，对多普勒天气雷达资料反演的大气风场、热力场和微物理场进行模拟试验研究，结果表明反演结果是可信的。

牟容等［5］又进一步对干模式的4DVAR系统和湿的云模式反演结果进行比较，发现反演结果差异不大。

变分方法的最终目标是投入业务使用，但是目前的变分技术大多仍停留在科学研究阶段。

利用双多普勒雷达资料对上海一次飑线过程的同化模拟

利用双多普勒雷达资料对上海一次飑线过程的同化模拟1.民航华东空管局气象中心上海市 2003352.2. 甘肃省合水县气象局甘肃省庆阳市 745400摘要：本文利用美国风暴分析和预报中心（CAPS）开发的APRS中尺度数值模式及其三维变分同化技术（3DVAR），同化了上海地区青浦和南汇的两部雷达资料，模拟了2012年9月7日上海地区的一次飑线天气过程。

分析表明，多普勒雷达资料调整了模式初始场的热力、动力场，这种调整增加了初始场中对流层中下层的云水含量，同时雷达径向风的引入明显加强了对流系统的垂直速度，有效地缩短了模式的spin-up时间。

同化雷达资料改进了模式临近预报的能力，预报效果最好的时段在1-2小时。

关键词：双多普勒雷达资料三维变分同化数值模拟飑线引言随着高性能计算机的发展和风暴尺度非静力模式的成熟，越来越多的机构开始研发基于数值天气预报（NWP）的临近预报技术。

盛春岩等【1】【2】利用ARPS 模式及其资料分析系统ADAS,对一次华北暴雨过程进行了不同水平分辨率的数值对比试验,发现通过提高模式水平分辨率,可以改进6 h内的短时预报。

雷达反射率资料对定量降水预报改进效果明显,同时使用雷达径向风和反射率资料改进初始场后对降水的模拟效果最明显。

国内在2010年北京奥运会期间，与NCAR合作建立了基于WRF-3DVAR的临近预报系统BJ-RUC，其网格设计为9km-3km双层嵌套【3】。

深圳气象局目前运行的HAPS临近预报系统则利用了ARPS-3DVar，其网格设计为12km-4km双层嵌套。

从航空气象的角度出发，航班流量的日益增长使得管制运行部门对航空气象的精细化短临预报提出了越来越高的要求。

在这样的背景下，利用国内外先进的技术方法，设计适用于本区域的临近数值预报天气系统搭建方案，并通过个例模拟验证系统的预报效能具有重要意义。

1 ARPS模式及3DVAR简介ARPS模式是美国Oklahoma大学CAP中心在20实际90年代初期开发的中尺度非静力平衡模式，它是一个高分辨率的多尺度模式，适合风暴尺度的数值模拟。

多普勒雷达径向速度同化在淮河暴雨数值模拟中的应用

２暴雨过程概述
报使用途径提供参考或借鉴。
侧的偏南暖湿气流的共同影响，０年梅雨期间２７０
中国淮河流域频降暴雨或大暴雨。降雨具有历时
ｌＷＲ中尺度模式及其三维变分同化系统长、盖范围广、大、强度暴雨频发、空分Ｆ覆总量高时布有利于形成大洪水等特点。分析淮河流域７月２日简介
３ＶＲ）开展了多普勒雷达径向速度的三维变分同化对暴雨过程模拟效果的影响研究。ＤＡ，结果表明：Ｆ３ＶＲＷＲ一ＤＡ
能够有效地同化多普勒雷达径向速度资料，同化后使得模式初始场出现了一定的调整，含更详尽的中尺度特包征信息，进而显著改善模式对大暴雨过程前１２ｈ降水的模拟效果。在高分辨率中尺度数值模式中有效地利用多普勒天气雷达资料，能较好地提高中尺度降雨预报。
果；ｕ等［用ＡＰ模式，ＷＳ一８Ｘｅ运ＲＳ用Ｒ８Ｄ多普勒
雷达资料进行初始场调整和云分析，精确地模拟出初始时刻的风暴；盛春岩等ｎ利用ＡＲ模式的资ＰＳ料分析系统（ＤＳ，直接利用国内敏视达ＣＮＡＡ）Ｉ— ＲＤ多普勒雷达资料的反射率和径向风，对初始Ａ
第３３卷第１期
２１３００年月
气象与减灾研究
ＭＥＥ０ＲＯＧＹＴＯＬＡＮＤＤＩＡＳＥＲＳＴＲＥＤＵＣＩＲＥＥＴＯＮＳＡＲＣＨ
Ｖｏ．３１Ｎｏ１３．Ｍ８＂２１／００．
文章编号：０７９３（００Ｏ — ０３０１０ — ０３２１）１０２ — ８

多普勒雷达资料同化对暴雨过程模拟的影响

ｒａｉｎｓｔｏｒｍｐｒｏｃｅｓｓｏｆＧｕａｎｇｘｉＷｕｚｈｏｕｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎＪｕｎｅ２０１０ａｎｄｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔ：（１）ｔｈｅｒａｄａｒ
ｂｅｔｔｅｒｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｔｏｒｒｅｎｔｉａｌｒａｉｎ；Ｄｏｐｐｌｅｒｒａｄａｒｄａｔａ；３Ｄａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＳｕｎＹａｔ — ｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０２７５）
多湖２，欧坚莲，李江南，徐芳
（１．梧州市气象局，广西梧州５４３０００；２，中山大学环境科学与工程学院，广东广州５１０２７５）
摘
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＷＲＦｍｅｓｏｓｃｌｅａｎｕｍｅｒｉｃｌａｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＷＲＦ３ｄｖａｒ．ｔｗｏ

一次大暴雨过程的雷达资料同化敏感性模拟试验

一次大暴雨过程的雷达资料同化敏感性模拟试验薛谌彬吴静肖安张瑛唐春燕(江西省气象台，南昌330046)摘要本文利用中尺度模式wRF及其变分同化系统，对2014年5月24～25日萍乡、宜誊地区发生韵～次丈暴雨天气过程进行了善达资科宜接同化敏感性试验，并对同化结果和降水预报进行了对比分析。

试验结果表明：f1)雷达资料的同化能有效改善初始场中风场、湿度场和温度场的量值大小及空问分布，性其包岔更多的中尺度系统信息。

其中，落达反射率因子的间化对大气湿度场和温度场的影响较大，而雷达径向速度的同化：；I三要调整大气风场；<2】短时O～12 h降水预报方面．反射率因子的同化对降水预报的量值影响较大，而径向速度的同化对降水预报的藩区影响较大，两者的同时同化对降水预擐效果较好：(3)雷达贽料的同化对鞍长时阊6～12h的降水预报仍有较好效果。

关键字：雷达；资料问化：大暴雨；数值侯拟1、引言对中尺度数值模式而言．中尺度系统信息的获取和分折至关重要，是提高中尺度数值预报准确率的关键因素之一。

多酱勒雷达观测盗料具有高时空分辨率的特点，可以有效弥补常规观测资料的不足，近年来在中尺度数值预报中得到了越来越广泛的应用，提高了天气预报的准确率¨训。

尽臀多普勒雷达观测具有常规气象观测无可比拟的高时空分辨率口{l，但其基数据物理量是反射率因子、径向速度和速度谱宽等非模式预报变量。

如何利用多蒋勒雷达观测数据提取天气系统气象要素信息，为数值预报模式提供更加准确和合理的初始场。

是多普勒霞达资料同化的主要任务，也是利用雷达观测资料提高中尺度数位模式对灾害性天气预报能力的重要解决方案之一陟“l。

本文采用WRF中尺度数值模式及其三维变分同化系统wRf．3Dw涞。

实现了对国内S 波段多普勒雷达反射率因子和径向速度数据的直接同化。

本立通过对2014年5月24425 同发生在萍乡、宣舂地区的一次大暴雨过程的对比试验，检验和评估了多普勒雷达观测数据的同化对中尺度数值模式初始场的改进效果以及对模式预报能力的影响及作用。

基于雷达资料同化的江西一次暴雨过程的数值模拟试验

勒雷达观测数据提取气象要素信息ห้องสมุดไป่ตู้，为数值预报模
式提供更加准确和合理的初始场，是多普勒雷达资
取得了极大进步。尽管如此，目前国内对多普勒雷
达资料变分同化应用尚处于初步试验阶段，还需要
深入研究。
料同化的主要任务，也是利用雷达观测资料提高中
维空间上对初始场进行风场和湿度场调整以及复
杂云分析，明显地减少了模式的ｓｐｉｎ — ｕｐ时间，得到了积极的效果。顾建峰［１５］通过同化雷达径向风和反射率因子，发现直接同化径向速度和反射率因
子均能提高分析和预报质量，而且在背景场误差调优、新息向量阈值、观测误差选取等方面还存在较大的预报技巧。以上研究在理论研究和业务应用中
基于雷达资料同化的江西一次暴雨过程的数值模拟试验
薛谌彬，吴静，肖安，唐春燕，洪浩源２
１．江西省气象台，江西南昌３３００９６
２．江西省气象学会秘书处，江西南昌
３３００９６
摘要：采用ＷＲＦ中尺度模式及其三维变分同化系统ＷＲＦ一３ＤＶＡＲ，对２０１４年５月２４ —２５日发生在萍乡、宜春地区一次大暴雨天气过程进行了雷达资料直接同化敏感性试验，并对同化结果和模式降水预报进行了对比分
度和速度谱宽等非模式预报变量，并不能直接用于构成预报所需的初始场数据。因此，如何利用多普

一次大暴雨过程的多普勒雷达资料同化的敏感性试验

一次大暴雨过程的多普勒雷达资料同化的敏感性试验
一次大暴雨过程的多普勒雷达资料同化的敏感性试验
利用WRF中尺度模式及WRF-3DVAR变分同化系统和LAPS雷达资料前处理模块建立试验平台,直接同化S波段多普勒雷达反射率和径向速度资料,通过对2008年8月15-16日发生在我国长江中游的一次大暴雨过程的各项预报对比试验研究,初步检验和评估不同种类多普勒雷达观测数据同化对改进数值模式初始场及其数值预报能力的影响及作用.初步结果表明:多普勒雷达资料同化对提高暴雨数值预报能力有重要作用.无论在24 h累计降水还是在逐时降水预报方面,同化多普勒雷达资料均可使降水雨带分布和强降水中心预报的准确性得到较大改善;多普勒雷达反射率资料同化对初始水汽场的改变显著,对初始风场影响较小,而同化径向速度对初始水汽场的改变较小,但可增加初始风场的中小尺度信息,使初始风场产生较大变化.总体上看,虽然雷达反射率和径向速度资料同化均可改进强暴雨的数值预报,但雷达反射率资料同化对降水雨带和中心预报的改进更为显著和重要.
作者：李国静徐幼平成巍程锐顾春利 LI Guo-jing XU You-ping CHENG Wei CHENG Rui GU Chun-li 作者单位：李国静,LI Guo-jing(解放军理工大学气象学院,南京,211101)
徐幼平,成巍,程锐,顾春利,XU You-ping,CHENG Wei,CHENG Rui,GU Chun-li(北京应用气象研究所,北京,100029)
刊名：暴雨灾害英文刊名：TORRENTIAL RAIN AND DISASTERS 年，卷(期)： 2009 28(2) 分类号： P456.7 关键词：多普勒雷达资料同化 WRF模式初始场。

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ＹＡＮＧｎｒｎｇ，．ＡＮＧＹａ —ｏＷＺｈｅ — ｕ．ｎｈｉＺＨＡＮＧｅ．ｕｎＰｉｙａ
第３卷第５１期
２００８年１０月
南京气象学院学报
ＪｕｎｌｆＮｎｉｇＩｓｔｔｏｔｏｏｏｙｏｒａｏａｊｎｔｕｅｆＭｅｒｌｇｎｉ０
杨艳蓉，王振会，张沛源．利用多普勒天气雷达资料对一次暴雨过程的同化模拟［］南京气象学院学报，０８３（）：３＿３Ｊ．２０，１５６３６９
各要素场和降水的模拟与实际观测的对应效果越好。
关键词：雷达资料同化；降水模拟；同化次数中图分类号：４２２文献标识码：Ｐ１．５Ａ文章编号：００２２（０８０－６３０１０ —０２２０）５０３－７
利用多普勒天气雷达资料对一次暴雨过程的同化模拟
杨艳蓉 ’ 王振会，Ｉ，２张沛源４
（．１南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室，江苏南京２０４；１０４
１０８）００１２南京信息工程大学遥感学院，．江苏南京２０４；１０３南京林业大学森林资源与环境学院，．江苏南京２０３４中国气象科学研究院，１０７；．北京
（ｖｎｅｇｏａｐｅｉｉｎｓｓｍ）ａｄｉＶＡｄａｃｄｒｉｎｌｒｄｔｙｔｅｃｏｅｎｓＤ— ＡＲ（－ｉｎｉｎｌｖｒｔｎｌａｓｍｉｔｎｔ３３ｄｍｅｓａａｉｉａｄｔａｓｌｉ）ｏａｏａｉａｏｓｓｍｅｅｐｄｂＡＳ（ｅｔｒｆｒａａｙｉａｄｐｅｉｔｎｏｔｒ）ａｄＤｏｐｅａａａｙｔｄｖｌｅｙＣＰＣｎｅｏｎｌｓｎｒｄｃｉｆｓｍｅｏｓｏｏｎｐｌｒｒｄｒｄｔｉａｎ
摘要：ＣＰ（ｅｔｏｎｌｓｎｒｄｃｉｎｏｔｒ研发的ＡＲＳ模式（ｈｖｎｅｅ以ＡＳＣｎｅｆｒＡａｙｉａｄＰｅｉｏｆＳｏｍ）ｒｓｔＰＴｅＡｄａｃｄＲ。
ｇｎｌｒｉｉｙｔ５２４为基础，ｉａＰｅｃｏＳｓｍｖ．．）ｏｄｔｎｅ结合我国多普勒雷达资料，模拟２０年７月１安徽省０１３日的一次暴雨过程，用３Ａ３ｄｍｅｓｎｌａａｏａｄｔａｓｌｉｎ同化方法，多时次同化采ＤＶＲ（－ｉｎｉａｖｒｔｎｌａａｓｍｉｔ）ｏｉｉｉａｏ做雷达资料试验，一时次模拟的结果作为下一时次的初始场，断调整。结果表明，入雷达资料前不加后的风场、湿度场等都有明显调整，以明显提高３ｈ降水模拟效果；可同化的雷达时次越多，上述对