雷达卫星资料在高分辨率区域数值预报中的应用研究

【摘要】雷达、卫星资料是目前使用最广泛的非常规观测资料。雷达资料水平分辨率高，是目前唯一一个可用来初始化风暴尺度模式的观测资料。卫星资料覆盖面积较广，时空分辨率较高，能够弥补大洋和高原地区的常规观测资料不足。资料同化能够有效合理利用雷达、卫星资料优化模式初始场，从而提高高分辨率区域数值预报的准确率。本文利用WRF模式和三维变分同化系统GSI，实现了对多普勒雷达反射率和径向风、FY-2E红外辐射资料的同化。结果表明：在2012年7月21-22日北京特大暴雨个例中，循环同化雷达资料改善了短时（00-06小时）和短期（00-24小时）降水预报，ETS评分提高了约0.2。GSI采用云分析的方式同化反射率，增加了初始场的水凝物混合比，改善了温度场分布，直接影响了降水的形成。另外同化反射率使650-250hPa位势高度的RMSE降低了8位势米。GSI直接同化径向风资料，对中尺度风场产生了一定影响。ETS评分结果表明同化反射率资料的效果要优于同化径向风的。本文利用GSI系统直接同化了FY-2E红外通道IR1、IR2和WV的辐射资料，并在2011年10月13-14日的华南暴雨个例中评估了其同化效果。同化之前，对卫星资料进行了稀疏化、偏差订正、下垫面检查、标准差检查、与背景场的偏差检查等质量控制。质量控制使得观测资料更接近高斯分布。研究分析增量表明IR1、IR2通道资料产生的分析增量主要集中在对流层低层（700hPa），水汽通道的主要集中在对流层高层（300hPa）。这与WV通道的权重函数极大值位于300hPa，而IR1、IR2通道的权重函数极大值位于700hPa密切相关。同化明显降低了3个通道资料的观测增量，由同化前的1.9、1.9和1.4K降低为同化后1.5、1.5和1.0K。同化WV通道资料的降水预报优于同化IR1或IR2的，在25-和100-mm量级上的ETS评分提高了约0.05。另外同时同化了3个通道的资料，其预报结果并不绝对优于单独同化某一通道资料的实验。
【作者】王洪；
【导师】王东海；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，气象学，2014，硕士
【关键词】资料同化；GSI系统；多普勒雷达资料；FY-2E红外通道资料；

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