基于短时强降雨探测的拉曼激光雷达测温数据WRF同化方法

作     者：李博 普亚洲 王楠 王玉峰 狄慧鸽 宋跃辉 华灯鑫 LI Bo;PU Ya-zhou;WANG Nan;WANG Yu-feng;DI Hui-ge;SONG Yue-hui;HUA Deng-xin

作者机构：西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510080 陕西省气象台陕西西安710014 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2021年第41卷第7期

页      面：2110-2115页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：中国气象局/广东省区域数值天气预报重点实验室开放基金项目(J202002) 中国科学院战略性先导科技专项(XDA23090102) 国家自然科学基金项目(41627807,61575160,41575027)资助 

主　　题：激光雷达测温 短时强降雨 Multiquadric算法 

摘      要：为挖掘激光雷达高垂直分辨探测优势,将其引入降雨观测与研究中,重点构建一套测温数据模式同化方法,目的在于评估激光雷达数据对降雨模拟的影响。借助激光雷达测温数据综合多级质量控制技术对雨前探测信号进行反演优化,获取更可靠的温度廓线,这种垂直间隔4 m左右的雷达数据对于降雨是一种新型数据。设计三步实验研究新数据WRF模式(weather research and forecasting model)同化方法。第一步开展控制实验,通过模式检验与参数调试获取最佳模拟方案,为同化实验提供依据。第二步开展常规探测数据同化实验,通过WRF模式同化模块将90组地面、高空测站数据融入模式初始场,TS评分提高了0.07,并成功消除了陕西西南部虚假暴雨中心,但存在空报率偏高等问题。第三步开展激光雷达数据同化实验,重点解决制约模式初始场中尺度信息测站稀少的关键难题,引入MQ法将单点数据扩展为49组格点数据并完成三维变分同化模拟,克服了常规数据同化所致空报率偏高的问题,且模拟雨强更接近实况,同时降水TS评分提高了0.12,漏报率降低了0.09。定性与定量分析均表明借助Multiquadric将激光雷达探测数据融入WRF模式可造成模拟效果提升。本文结果表明激光雷达可用于探测短时强降雨,且探测位置宜设在对流云外围。