多普勒雷达基数据在短时对流天气数值预报中的应用

作     者：祝婷 钟青 ZHU Ting;ZHONG Qing

作者机构：中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴试验室 

出 版 物：《气候与环境研究》 (Climatic and Environmental Research)

年 卷 期：2008年第13卷第3期

页      面：281-290页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目40775067和40475026 

主　　题：多普勒雷达基数据同化 ARPS模式 起转 初值化 对流天气 

摘      要：ARPS模式中原本有处理多普勒雷达Lev-Ⅲ资料的模块，但在一个雷达测站只处理4个仰角的径向风和反射率的资料。在此基础上，进行修改扩充将我国20世纪末、21世纪初全国布网的新一代多普勒雷达基数据Lev-Ⅱ全部14个仰角的原始径向风和反射率资料应用于ARPS模式。对我国2003年7月一次特大暴雨过程的个例研究表明，初始时刻加入多普勒雷达基数据的数值模拟，能改善短时0～12h的降水范围、强度和降水中心的预报结果。即使在目前雷达初始化数值模式预报低谷区的3～4h处，仍表现出较好的预报水平。因此，本文认为使用多普勒雷达资料初始化中尺度数值模式，能够弥补“spin-up（起转）带来的副作用，表现在开始预报的第1h，就预报出雷达估计回波的强中心和大致分布，并且预报出与实况接近的降水；改变了由“spin-up引起的回波估计预报延迟和预报前期没有降水的现象。且试验表明提高数值模式分辨率，可以使多普勒雷达资料弥补“spin-up副作用的能力更明显。多普勒雷达资料应用于数值模式之所以有这种能力，是由于从多普勒雷达资料可以得到云和降水场的信息，一方面为模式微物理变量提供初值，填补了初始时刻云微物理量的空白，使随后的微物理量演变进程更加合理化，从而对降水预报产生正面影响；另一方面，为中尺度模式的非绝热初始化提供对流尺度数据源，对潜热、动力场和湿度进行调整，有效地实现模式的“hot—start（热启动），缩短了“预热时间。