發(fā)布時(shí)間：2018-10-09 19:37

【摘要】：大量的觀測(cè)事實(shí)已表明閃電活動(dòng)對(duì)深對(duì)流系統(tǒng)有很好的指示作用,因此,將閃電觀測(cè)資料同化入數(shù)值模式初值,從而使數(shù)值模式初值中包含更多的中小尺度對(duì)流信息,以提高模式對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的模擬和預(yù)報(bào)能力,是閃電資料的一個(gè)重要應(yīng)用。本文通過閃電資料對(duì)模式相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)整,將調(diào)整后的相對(duì)濕度同模式背景溫度和氣壓一起作為探空觀測(cè)資料輸出,并用WRFDA同化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行同化,為實(shí)現(xiàn)閃電資料在中尺度數(shù)值模式中的業(yè)務(wù)應(yīng)用做了探索研究�；谌S變分(3DVAR)這一廣泛應(yīng)用于業(yè)務(wù)的同化方法,對(duì)閃電資料同化的適用性問題展開了試驗(yàn)研究,并對(duì)閃電資料同化的效果與雷達(dá)反射率因子同化進(jìn)行了對(duì)比分析。針對(duì)歷史最強(qiáng)登陸臺(tái)風(fēng)“海燕”,展開了閃電資料同化對(duì)于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度改進(jìn)效果的探索研究,最后就能否用最新發(fā)展起來的集合-變分混合同化方法進(jìn)一步改進(jìn)閃電資料同化效果進(jìn)行了嘗試。論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)用3DVAR方法同化由閃電資料調(diào)整后的相對(duì)濕度能有效改進(jìn)模式初始場(chǎng)和預(yù)報(bào)結(jié)果。閃電資料同化應(yīng)以循環(huán)同化的方式進(jìn)行,單次閃電資料同化不能使初始場(chǎng)取得明顯改進(jìn)。循環(huán)同化的時(shí)間間隔選擇10 min比較合適,更短時(shí)間間隔的同化結(jié)果沒有表現(xiàn)出進(jìn)一步的改進(jìn)效果,而同化間隔過長(zhǎng)則使同化效果變差。同時(shí),閃電循環(huán)同化時(shí)長(zhǎng)選擇60 min比較合適,更長(zhǎng)時(shí)間的同化沒有表現(xiàn)出進(jìn)一步的改進(jìn),而更短時(shí)間的同化對(duì)初始場(chǎng)的改進(jìn)效果不足。對(duì)于閃電資料同化后的分析場(chǎng),使用雙參數(shù)微物理方案的預(yù)報(bào)改進(jìn)效果比單參數(shù)微物理方案更明顯。閃電資料同化后降水和回波的預(yù)報(bào)改進(jìn)時(shí)效約為3小時(shí)。(2)閃電資料與雷達(dá)反射率因子有一些共性特征,如二者都反映的是中小尺度對(duì)流信息,二者都不是模式常規(guī)觀測(cè)量等。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)閃電資料同化的效果,本文將雷達(dá)反射率因子同化結(jié)果與閃電資料同化結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,同化雷達(dá)反射率因子能在更短時(shí)間內(nèi)使模式初始場(chǎng)取得改進(jìn),而同化閃電資料所需的時(shí)間稍長(zhǎng),但是同化閃電資料后的預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)更接近。說明閃電資料同化有代替雷達(dá)反射率因子同化的潛力。(3)對(duì)閃電資料同化能否用于改進(jìn)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)的問題進(jìn)行了探索研究。發(fā)現(xiàn)同化臺(tái)風(fēng)內(nèi)核區(qū)(距臺(tái)風(fēng)中心0-100 km)的閃電對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的預(yù)報(bào)有改進(jìn)效果,而同化雨帶閃電對(duì)模式預(yù)報(bào)沒有改進(jìn)作用甚至?xí)鹭?fù)作用。同時(shí),閃電資料同化時(shí)刻的選取非常重要,在快速增強(qiáng)前同化閃電資料對(duì)模式預(yù)報(bào)的改進(jìn)效果沒有在快速增強(qiáng)階段前期同化閃電資料明顯,而在快速增強(qiáng)階段后期同化閃電資料對(duì)預(yù)報(bào)幾乎沒有改進(jìn)。同化閃電資料后對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)的改進(jìn)時(shí)效可維持約60小時(shí)。(4)針對(duì)3DVAR方法中背景誤差協(xié)方差固定、均一的固有缺陷,本文嘗試使用集合-變分混合同化方法同化閃電資料。結(jié)果表明集合-變分混合同化方法能有效改進(jìn)3DVAR方法中對(duì)降水中心預(yù)報(bào)出現(xiàn)較大偏差的問題。說明將集合同化方法應(yīng)用于閃電這種能反映對(duì)流信息的高頻資料同化中是可行的。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P456.7;P427.3

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1 郄秀書,周筠s，

本文編號(hào)：2260532