WRF数值预报模式气象资料的同化处理与对比分析

应用WRF中尺度数值预报模式及其同化模块（WRFDA）对常规观测资料和青岛市气象台多普勒气象雷达资料进行同化试验。以山东半岛2009年7月8日夜间一次暴雨天气过程为例。首先,以7月8日00：00（文中所有时间均为国际时间）NCEP再分析资料为初始场,对00：00的常规观测资料进行同化,积分36 h;其次,将上述试验积分12 h后对7月8日12：00的常规观测资料和多普勒雷达资料进行循环同化试验,并积分24 h。将以上同化后得到的初始场结果和数值预报场结果分别进行对比分析,结果表明：常规观测数据的同化对初始场各层的风、温度、水汽等要素均有影响,但对雨水混合比影响较小;多普勒雷达资料的同化,使初始场的对流层中低层水汽增加,高层水汽减少,并且使中低层雨水混合比增大;多普勒雷达资料对初始场各层的风均有明显影响。多普勒雷达资料对初始场的调整比常规观测资料大一个量级以上,同时同化上述2种数据后显示,风、水汽、雨水混合比结果明显趋近于单独同化雷达数据的结果。以00：00为初始场同时同化常规观测资料并积分36 h的结果,对较大范围的强降水落区的修正效果最好：同化前降水中心位置和降水量与实际观测结果比较相差较大;同化后降水中心和降水量都与实况比较接近,但模式没有模拟出青岛地区小范围的暴雨天气。同化12：00雷达资料后,模式模拟的青岛地区的降水落区与降水量均与实况接近。试验结果说明,同化常规观测资料对中尺度环流形势有较好的改善,能较好地模拟出大范围的降水落区,但对小尺度的系统模拟效果较差;同化多普勒雷达资料对中小尺度强对流天气的模拟效果较好,但仅适用于短时临近预报;而循环同化可以将两者的优点相结合,综合利用2种资料能改善模拟效果,增加预报结论的可靠性。     

多普勒雷达资料同化对山东“4·28”飑线过程的数值模拟

利用美国俄克拉何马大学风暴分析和预测中心开发的中尺度ARPS模式及其资料分析和同化系统ADAS,将山东省济南齐河、临沂和连云港3部多普勒雷达基数据资料同化进ARPS模式中,对山东“4·28”飑线过程进行了数值对比试验。结果发现,模式采用热启动的方式可以模拟出此次飑线过程,对飑线造成的降水的强度和落区预报也较好。雷达资料同化对飑线地面中尺度系统的模拟有明显的改进作用,尤其是在前2～3h效果非常明显,使模拟的地面雷暴高压和风场更接近实况。使用雷达资料进行同化循环,连续地将多部多普勒雷达资料同化到数值模式中,可以明显改进对飑线系统结构的模拟,较初始时刻同化雷达资料对飑线的模拟效果更好。因此,使用雷达资料进行快速分析和同化进行强对流天气预报是可行的,但模拟的降水偏强,这与雷达资料同化对于大范围暴雨预报的改进作用是不同的。     

多普勒雷达资料在一次强飑线天气过程的同化应用试验

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。     

一次海陆风触发的强对流天气过程分析

2019年7月8日午后,辽西地区发生了一次海陆风触发的强对流天气过程,为今后此类天气的预报提供借鉴,应用常规地面、高空观测资料、中国气象局陆面数据同化系统融合资料、营口多普勒雷达资料和欧洲中心数值预报资料等,对此次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次过程是发生在对流层底层到中层均是东北气流环境背景下的一次对流性天气,午后的海陆风是其触发条件,850hPa(百帕)的风速辐合导致上升运动进一步加强,600hPa的分流区抑制对流发展。在预报工作中应该加强对中尺度数值预报产品的分析。     

新泰“8·17”大暴雨多普勒雷达回波分析

应用泰山CINRAD/CD多普勒天气雷达资料,结合区域自动气象站的记录,对2007年8月16日8:00至8月18日8:00新泰地区的1次区域性暴雨天气过程进行分析,结果表明:由于多普勒天气雷达的高时空分辨率、连续观测以及其丰富的回波分析,在其探测汛期暴雨的过程中,能比较清楚地看到中尺度对流回波系统的演变过程,从而能更好地把握暴雨的落区,为做出更准确的预报起到了关键作用。     

一次短时暴雨天气过程及短时临近预报分析

利用常规气象资料和多普勒天气雷达回波资料对2014年7月4日发生在湖州德清的短时暴雨天气过程进行了分析,结果显示:在大尺度天气背景下,辅以精细化的数值预报产品,降水云团的移动发展可通过外推预报技术进行预报,预报员可提前1~2 h对此次短时暴雨过程作出预警,提高这类局地强对流天气临近预报的准确率。     

850hPa温度在朝阳地区最低气温预报模型中的应用研究

利用NCEP/NCAR逐6 h的850 hPa温度再分析资料,采用双线性插值法(BI)计算出朝阳、北票、叶柏寿、凌源、喀左5个观测站的2:00、8:00、14:00、20:00 4个时次850 h Pa的温度值,与地面气象观测站的实况日最低气温建立相关性,并对地面观测资料按照相关分析和相关检验原理对预报方程进行因子初选,应用逐步回归方法建立分县、分月的预报方程,并使用数值预报产品T639的850 h Pa温度和中央气象台指导产品的气象要素资料对预报方程进行检验和订正。结果表明:分月建立的朝阳地区温度预报多元回归方程对于日最高、最低温度的预报有一定指导意义,预报准确率有一定提高。     

广西0823台前飑线诊断分析

利用高空、卫星云图、欧洲中心物理量场、自动站资料以及南宁、梧州两站的多普勒雷达产品,对2010年8月23日影响广西南部的一次较大范围的台前飑线过程进行诊断分析。结果表明,此次过程主要受热带风暴"蒲公英"外围螺旋云带以及副高南缘偏东气流共同作用所致;红外云图表明此次飑线过程的云系特征在17:00～18:00最为明显,且在飑线最为活跃的时段地面风场出现类似暖式切变线的风场结构。雷达拼图及两部多普勒雷达的基本反射率均表明,影响回波在17:00前后呈显著的线状排列结构,且还可细分为两段结构差别明显的回波带;梧州、南宁雷达分别观测到影响回波在发展、成熟阶段均出现表征风速辐合的与雷达扫描圆周相平行的零径向速度线;谱宽值分布表明大气的强对流运动主要发生在影响回波的前端、风速辐合处以及阵风锋当中。     

2014年7月21日铁岭市暴雨过程成因分析

利用Micaps实况资料、多普勒雷达资料、自动资料和数值预报产品资料等,对2014年7月21日铁岭地区出现的大雨到暴雨的天气成因(着重从环流背景、高空与低空的系统配置、物理量分析以及回波强度、速度场演变)进行分析。     

2013年7月1—2日葫芦岛市暴雨过程分析

利用常规观测资料、FY-2D卫星资料、T639数值预报产品、WRF中尺度数值预报产品和多普勒雷达资料等对辽宁省葫芦岛市2013年7月1—2日暴雨过程进行了分析。结果表明:此次暴雨过程受地面华北气旋、低空切变和低空急流的共同影响,是一次典型的华北气旋东北上的暴雨过程。各项物理量条件均显示出有利于强降水的产生。TBB低值区和强雷达回波中心与强降水的时间和区域基本一致,为降水的短临预报提供了很好的指导。     

一次局地大暴雨的多普勒雷达产品分析

应用常规天气资料、多普勒雷达产品资料,对2011年7月18-19日发生在赤峰市三个旗县的局地暴雨进行综合分析。揭示出此次暴雨的大气环流特征和多普勒雷达产品的一些典型特征,为今后类似天气的监测和临近预报提供参考。     

2017年7月14日鄂东局地风雹过程成因分析

从天气系统、物理量场、回波特征等方面对2017年7月14日鄂东发生的一次局地强对流风雹过程进行分析,结果发现,此次风雹天气是在副高外围高温高湿的不稳定环境下,低层水汽辐合、干层侵入和地面辐合共同触发生成多单体对流风暴,对流风暴的雷达回波表现出明显的后向传播特征.从预报角度来看,根据EC等数值预报产品分析14日风场日白天潜势条件较好,尤其在17:00,预报场在鄂东地区报出一个明显的水汽辐合区,具备了触发强对流的条件.     

辽西丘陵地区城镇最低气温的订正预报方法研究

利用朝阳2009年、2010年地面常规观测资料和临近探空站的高空资料,分析朝阳四季最低气温与850 h Pa温度、925 h Pa温度、风场、云量和变温等因子的关系,结果表明:朝阳最低气温与当日8:00 925 h Pa温度相关性最好。可利用925 h Pa温度建立回归方程,通过方程得到初步的温度预报结果,再根据风场、云量和变温场对预报结果进行订正,得到最终的预报结果。     

基于一维变分调整地表温度的应用研究

针对地表温度和地表发射率的不确定性,提出选取大气红外探测器（AIRS）波长在11～12μm的窗区通道,通过一维变分调整地表温度,并研究地表温度调整后对GRAPES三维变分同化系统分析场的影响。结果表明,利用一维变分对地表温度进行调整,能够减小位势高度场和风场与FNL资料的均方根误差,提出的利用一维变分调整地表温度具有一定的可行性。     

一个基于视场的AIRS云检测方案

利用GRAPES-3DVAR（全球／区域同化预报系统）对AIRS的6小时扫描视场进行云检测,在Goldbety等的AIRS云检测方案基础上,结合GRAPES系统和AIRS仪器特征,剔除受到云污染的视场,为AIRS资料在三维变分同化系统中的应用奠定基础。     

永嘉县一次局地暴雨过程的雷达特征分析

选用多普勒天气雷达和卫星资料,对2013年6月1日发生在永嘉县一次局地强降水过程的回波特征进行分析。分析其雷达回波特征和雷达二次产品在短时临近预报中的作用,为今后的短时临近预报提供依据。     

2008年8·17泰州雷雨大风雷达产品分析

利用南京多普勒天气雷达资料,对2008年8月17日泰州雷雨大风天气过程进行了分析,总结了利用多普勒天气雷达产品做好夏季强对流灾害性天气的预报预警方面的经验,为利用多普勒天气雷达产品做好夏季强对流灾害性天气的预报预警提供了经验参考。     

以一次飑线过程为例对多普勒天气雷达资料适用性分析

利用常规资料和多普勒资料,对2008年9月7日的一次较长生命史飑线过程进行综合分析,对多普勒雷达几个产品的适用性进行初步探讨。结果表明,在雷暴单体发展各个阶段,从雷达观测数据上可以分析出系统流场以及环境风场,两者相互影响会在雷达回波上显示特殊的配置形势。这种在大面积正速（负速）区里嵌套一小块数值均匀的负速（正速）区的配置经常被误判为中气旋,实际上这是由于在对流系统中层发生的径向辐合而产生的。在适当仰角的速度图（V26）上迭加风暴追踪信息（58STI）,便于分析出风暴的发展阶段。通过对风暴追踪信息产品在单体发展的各个阶段上的预报准确性探讨,以及一些其他产品的适用性研究,并将结论利用于短时预报和诊断分析上,以期提高目前短时预报的水平。     

石河子地区“8·9”强对流天气过程分析

利用高空、雷达、云图和数值预报产品对石河子地区2013年8月上旬末一次强对流天气过程进行分析,结果表明,预报强对流天气,在关注形势场演变的同时,注重风场切变、辐合辐散、K指数大值区和探空不稳定能量及雷达资料的分析和应用尤为重要.     

虹桥机场一次非典型雷雨天气分析

2018年5月25日晨间,虹桥机场发生了2次非典型性雷雨天气过程,但对其预测难度极大。本文利用当日各种实况资料及数值预报数据,对该次过程及当日天气服务情况进行了回溯分析,结果表明:2018年5月24日20:00(北京时间)上海地区中低空水汽条件充沛,数值预报产品显示上海地区K指数值较高,斜温图显示上海地区抬升机制不明显,但后期上海地区地面风辐合,说明后期抬升明显。因此,在预报过程中,要密切监视各种天气资料的变化。