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雷达资料同化在局地强对流预报中的应用

大气科学 2017年第4期41卷 673-690页

作者：薛谌彬陈娴吴俞徐星生高勇江西省气象台南昌330096 江西省基础地理信息中心南昌330029 江西省基础地理信息中心流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌330029 海南省气象台海口570203 中国人民解放军95994部队甘肃省酒泉市735006

采用arps模式的资料分析系统ADAS同化多普勒雷达径向速度和反射率因子资料,分析两者对初始场的改进作用,并应用于WRF中尺度模式中对2012年8月21日江西省一次局地强对流过程进行了模拟试验。分析结果表明:(1)ADAS同化系统能够利用雷达径... 详细信息

采用arps模式的资料分析系统ADAS同化多普勒雷达径向速度和反射率因子资料,分析两者对初始场的改进作用,并应用于WRF中尺度模式中对2012年8月21日江西省一次局地强对流过程进行了模拟试验。分析结果表明:(1)ADAS同化系统能够利用雷达径向速度和反射率因子资料有效增加初始场中的中小尺度风场信息和云、水物质含量,并通过湿绝热或非绝热初始化对温度场、湿度场和风场进行调整,使初始场在动力和热力上达到平衡。(2)同化径向速度后对改善模式初始场的动力场有重要贡献,而对大气水凝物和降水的预报影响较小;同化反射率因子的主要作用是调整初始场中的水凝物场和热力场,有效缩短了模式的"spin-up"时间,明显改进了定量降水预报;同时同化雷达径向速度和反射率因子后,初始场中快速调整出了中小尺度风场水平辐合、垂直运动以及合理的温、湿分布,对3小时内雨带形状、降水落区及定量降水的预报与实况更接近。(3)模拟试验表明,同时同化径向速度和反射率因子能成功模拟出本次对流单体风暴的中?尺度三维空间分布结构及其演变过程,中低层切变线的辐合抬升强迫作用是对流单体风暴组织、发展和维持的主要动力机制之一,对流凝结潜热加热在对流单体风暴的发生发展中发挥了重要作用。因此,雷达资料同化对提高临近数值天气预报的准确率以及对强对流天气系统的模拟能力具有重要意义。

关键词：雷达资料同化 arps模式强对流数值模拟

江苏阜宁EF4级龙卷的高分辨率数值模拟研究

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高原气象 2022年第6期41卷 1599-1614页

作者：朱皓清赵宇南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044 江苏省启东市气象局江苏启东226200

利用美国Advanced Regional Prediction System(arps)模式,采用水平分辨率分别为9 km、1 km、250 m和75 m的四重单向嵌套网格,模拟了2016年6月23日发生在江苏阜宁的EF4级龙卷过程。结果表明:1 km、250 m和75 m网格都可以复制出龙卷风暴... 详细信息

利用美国Advanced Regional Prediction System(arps)模式,采用水平分辨率分别为9 km、1 km、250 m和75 m的四重单向嵌套网格,模拟了2016年6月23日发生在江苏阜宁的EF4级龙卷过程。结果表明:1 km、250 m和75 m网格都可以复制出龙卷风暴的一般特征,包括钩状回波和旋转上升运动等;250 m网格可以模拟出类龙卷涡旋(Tornado-like Vortex,TLV),75 m网格才可以解析出龙卷涡旋。TLV和龙卷涡旋的形成和增强是近地面上升运动增强导致的,随着模式分辨率的提高,模拟的近地面上升运动更强,模拟的TLV强度更强,持续时间更长。250 m和75 m网格模拟的龙卷的最强级别分别为EF2级和EF3级。龙卷涡旋最初是由若干个强度较强的小尺度涡旋合并形成的,次级出流阵风锋的辐合作用进一步增强了龙卷涡旋,从而发展至成熟阶段。成熟的龙卷涡旋呈现从单涡旋到双涡旋最后到多涡旋龙卷的演变。

关键词：龙卷风暴多涡旋龙卷模拟高分辨率 arps模式

多普勒天气雷达资料对中尺度模式短时预报的影响

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大气科学 2006年第1期30卷 93-107页

作者：盛春岩浦一芬高守亭中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室

利用中尺度模式arps（The Advanced Regional Prediction System）及其资料分析系统ADAS（arps Data Analysis System），将国内新一代多普勒雷达（CINRAD）反射率及径向风资料直接用于中尺度数值模拟，通过一次华北地区暴雨过程的模拟... 详细信息

利用中尺度模式arps（The Advanced Regional Prediction System）及其资料分析系统ADAS（arps Data Analysis System），将国内新一代多普勒雷达（CINRAD）反射率及径向风资料直接用于中尺度数值模拟，通过一次华北地区暴雨过程的模拟对比试验，分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响，结果表明：（1）利用雷达径向风资料对初始风场进行调整后，自近地面到对流层顶的u，υ，ω都发生了变化，调整后的初始风场在对流层中层变化最大。（2）利用雷达反射率进行微物理调整和云分析能调整初始场中的云水信息，使得雷达回波附近3km以下的水汽混合比（qv）增加，4km以下的雨水混合比（qr）增加，对流层（约10km以下）的云水混合比（qc）增加，4～9km的对流层上部云冰混合比（qi）和雪混合比（qs）增加。ADAS通过非绝热初始化调整温度场，从而得到了一个动力和热力上平衡的初始场。（3）模拟的1h雨量与实况的对比表明，同时利用雷达反射率和径向风改进过的初始场能明显增强3h内的降水强度和落区预报，改善中尺度数值模式短时定量降水预报。模拟的1h流场对比分析表明，经雷达径向风调整后，能够在初始场中增加气旋性涡旋等中小尺度风信息，明显减少模式的spin-up时间。（4）通过对雷达径向风和反射率对模式初始场和模拟结果影响的对比分析发现，雷达径向风主要是改进初始风场，而雷达反射率主要是改进初始场中的湿度参数，增加初始场中云水等的含量，调整温度场。通过模拟的6h降水对比发现，利用雷达径向风调整初始场后，对降水模拟有一定的改进，但效果不甚明显，而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。

关键词： arps模式雷达资料同化初始场 3h短时预报

多普勒雷达基数据在短时对流天气数值预报中的应用

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气候与环境研究 2008年第3期13卷 281-290页

作者：祝婷钟青中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴试验室

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... 详细信息

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。

关键词：多普勒雷达基数据同化 arps模式起转初值化对流天气

雷达资料在登陆台风“桑美”数值模拟中的应用

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应用气象学报 2009年第3期20卷 257-266页

作者：施丽娟许小峰李柏杨洪平许凤雯中国气象科学研究院北京100081 中国气象局气象探测中心北京100081 中国气象局北京100081 国家气象中心北京100081

将国内多普勒天气雷达的反射率因子及径向风资料引入arps-3DVar同化系统进行同化,针对2006年登陆浙江苍南并造成严重影响的超强台风"桑美",探讨多普勒雷达资料同化对台风模拟初始场和预报场的改进作用。结果表明:利用arps-3DVar同化雷... 详细信息

将国内多普勒天气雷达的反射率因子及径向风资料引入arps-3DVar同化系统进行同化,针对2006年登陆浙江苍南并造成严重影响的超强台风"桑美",探讨多普勒雷达资料同化对台风模拟初始场和预报场的改进作用。结果表明:利用arps-3DVar同化雷达资料可以明显改善6 h同化窗口内的降水、风场和回波结构,并能提高模式对中尺度雨团位置、强度的模拟能力;雷达资料初始场同化后模拟的台风涡旋和台风眼结构与位置更加接近实况,各物理量空间分布结构更具有明显中尺度特征,从而改善了台风路径和降水的预报。但模拟过程中台风强度模拟偏弱,有待进一步改进。

关键词： arps模式雷达资料三维变分同化初始场登陆台风

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一次飑线过程的三维模拟

气象科技 2002年第3期30卷 144-151页

作者：余清平陈中一王永升中国人民解放军理工大学气象学院大气科学系南京211101

用美国俄克拉荷马州大学“风暴分析预报中心” (CAPS)开发的arps非静力中尺度数值模式对发生在美国VORTEX - 1995试验期间的一次飑线过程进行了三维模拟 ,arps模式成功地模拟了飑线的中 β尺度结构特征 ,该模式对飑线强对流天气系统有... 详细信息

用美国俄克拉荷马州大学“风暴分析预报中心” (CAPS)开发的arps非静力中尺度数值模式对发生在美国VORTEX - 1995试验期间的一次飑线过程进行了三维模拟 ,arps模式成功地模拟了飑线的中 β尺度结构特征 ,该模式对飑线强对流天气系统有较强的模拟能力。试验研究表明 ,地面中尺度汇合线或切变线是此次飑线过程主要的触发系统和重要的维持机制之一 ;对流凝结潜热释放在飑线的发生、发展中有重要作用 ;

关键词：三维模拟飑线 arps模式三维模拟中β尺度结构特征 CAPS 强对流天气

多普勒雷达资料在中尺度模式短时预报中的应用

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气象科学 2010年第2期30卷 143-150页

作者：智协飞高洁张小玲南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点试验室南京210044 国家气象中心北京100081

将国内新一代多普勒雷达基数据Lev-Ⅱ的9个仰角的原始反射率和径向风资料应用于中尺度模式arps(the Advanced Regional Prediction System),通过对2007年7月18日济南短时特大暴雨过程的个例研究,分析了雷达资料对初始场的改进效果及其... 详细信息

将国内新一代多普勒雷达基数据Lev-Ⅱ的9个仰角的原始反射率和径向风资料应用于中尺度模式arps(the Advanced Regional Prediction System),通过对2007年7月18日济南短时特大暴雨过程的个例研究,分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响。结果表明,同时利用雷达反射率和径向风资料改进过的初始场能明显改善中尺度数值模式短时定量降水预报。对比风场发现,雷达径向风调整后在初始场中出现明显的中小尺度特征,能减少模式的spin-up时间。随着积分的进行,对水汽场的调节也有一定作用,但相对于风场调节不够显著。雷达反射率主要是改进初始场中的湿度参数,增加初始场中云水等含量。积分开始后,对风场调整也很显著。此次模拟,控制试验较好地预报出雷达回波的分布和水汽中心,对应的降水落区与实况也较为接近,但对雷达回波中心强度的预报略大,相应地降水量的预报也偏大。

关键词： arps模式雷达径向速度雷达反射率

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一次大气波导过程的数值模拟

气象科学 2008年第3期28卷 294-300页

作者：胡晓华费建芳张翔韩锐解放军理工大学气象学院南京211101 海军海洋水文气象中心北京100073

利用arps模式对南京周围地区的一次大气波导过程进行了数值模拟,通过对南京站初始时刻、6 h和14 h的模拟结果分析表明:同化探空资料的初始场较NCEP资料更接近实况,初始场对预报结果的影响具有一定的持续性,且同化了探空资料的初始场的... 详细信息

利用arps模式对南京周围地区的一次大气波导过程进行了数值模拟,通过对南京站初始时刻、6 h和14 h的模拟结果分析表明:同化探空资料的初始场较NCEP资料更接近实况,初始场对预报结果的影响具有一定的持续性,且同化了探空资料的初始场的模拟结果比未同化探空资料的初始场的模拟结果较接近于真实大气状况;同化多个测站探空资料的数值模拟表明arps模式对大气波导具有一定的预报能力。

关键词：大气波导 arps模式数值模拟探空资料

多普勒雷达资料在一次强飑线天气过程的同化应用试验

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安徽农业科学 2011年第18期39卷 10964-10967,10976页

作者：苏万康兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 福建省气象局福建福州350001

利用CAPS(Center for Analysis and Prediction of Storm)研发的arps中尺度模式及其资料分析和同化系统ADAS,将广东和福建6部多普勒雷达基数据同时同化进arps模式中,对2005年3月22日发生在福建中南地区大范围的一次强飑线天气过程进行... 详细信息

利用CAPS(Center for Analysis and Prediction of Storm)研发的arps中尺度模式及其资料分析和同化系统ADAS,将广东和福建6部多普勒雷达基数据同时同化进arps模式中,对2005年3月22日发生在福建中南地区大范围的一次强飑线天气过程进行了数值对比试验。结果表明,经过雷达资料同化后,arps模式对飑线天气系统有较强的模拟能力,降低了模拟强飑线在时间和空间上的误差,改善预报结果;采用循环同化多部雷达资料技术,有助于在实际业务中提高强对流天气短时预报能力。

关键词：雷达资料同化 arps模式飑线 ADAS