循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2021.03.001

气象与环境学报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (3): 1-11.doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.03.001

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用

董琪如^1,²(),邱晓滨^1,^2,*(),王莹³,王泽林⁴,李季⁵,梁绵⁶

1. 天津市海洋气象重点实验室, 天津 300074
2. 天津市气象科学研究所, 天津 300074
3. 天津市气象台, 天津 300074
4. 中国飞行试验研究院, 陕西西安 710089
5. 山东省气象局大气探测技术保障中心, 山东济南 250031
6. 陕西省气象台, 陕西西安 710014

收稿日期:2020-01-13 出版日期:2021-06-30 发布日期:1900-01-01
通讯作者: 邱晓滨 E-mail:dongqiru77@163.com;qiuxiaobin.tj@outlook.com
作者简介:董琪如, 女, 1992年生, 工程师, 主要从事资料同化及数值预报方面研究, E-mail: dongqiru77@163.com
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFC1510002);国家自然科学基金(41675060);环渤海区域科技协同创新基金重点项目(QYXM201901);天津市气象局重点项目(202002zdxm01);天津市气象局一般项目(201901ybxm01)

Improvement of nowcasting for a squall line using cycling assimilation radar data

Qi-ru DONG^1,²(),Xiao-bin QIU^1,^2,*(),Ying WANG³,Ze-lin WANG⁴,Ji LI⁵,Mian LIANG⁶

1. Tianjin Key Laboratory for Oceanic Meteorology, Tianjin 300074, China
2. Tianjin Institute of Meteorological Science, Tianjin 300074, China
3. Tianjin Meteorological Observatory, Tianjin 300074, China
4. Chinese Flight Test Establishment, Xi'an 710089, China
5. Atmospheric Sounding and Technical Support Center, Shandong Meteorological Service, Ji'nan 250031, China
6. Shaanxi Meteorological Observatory, Xi'an 710014, China

Received:2020-01-13 Online:2021-06-30 Published:1900-01-01
Contact: Xiao-bin QIU E-mail:dongqiru77@163.com;qiuxiaobin.tj@outlook.com

摘要/Abstract

摘要：

利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其3D-Var（Three-Dimensional Variational assimilation）变分系统，针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明：以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好，主要原因在于预报的低层西北冷空气较强，从而导致较强的低层切变，再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明，对于单次雷达资料，同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率，对低层热力层结有改善作用，为飑线发展提供了不稳定能量；对于循环同化，通过观测的影响和模式自身的热动力调整，对流场也有较好的修正作用，为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。

关键词: 循环同化, 雷达资料, 飑线, 临近预报

Abstract:

Using the Weather Research Forecast (WRF) model and the Three-Dimensional Variational (3DVar) assimilation system, numerical sensitivity experiments were conducted to examine the performance of using radar data cycling assimilation to predict a squall line event in the surrounding areas of Beijing on July 7, 2017.Among the experiments, the best prediction occurred when the squall line reached the mature period with the use of the cycling assimilation of radar data.The main reason is that with the use of the cycling assimilation of radar data, the forecasted low-level northwesterly cold air is relatively strong, which leads to strong low-level wind shears.This is favorable for the maintaining of the squall line's development, in conjunction with strong thermal instability conditions.The comparison of 7 sensitivity experiments showed that for single radar data, the timing of assimilation is more important.The assimilation of radar reflectivity data at the mature stage of the squall line can improve the low-level thermal stratification and provide unstable energy for the development of the squall line.For cycling assimilation, the flow fields can be well modified through the observation influence and the thermodynamic adjustment of the model itself, which provides sufficient dynamic conditions for the continuous development of the convective system.

Key words: Cycling assimilation, Radar data, Squall line, Nowcasting

中图分类号:

P456.7

董琪如, 邱晓滨, 王莹, 王泽林, 李季, 梁绵. 循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(3): 1-11.

Qi-ru DONG, Xiao-bin QIU, Ying WANG, Ze-lin WANG, Ji LI, Mian LIANG. Improvement of nowcasting for a squall line using cycling assimilation radar data[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2021, 37(3): 1-11.

图/表 11

图1

图2

表1

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参考文献 27

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试验名称	常规资料	雷达资料同化时次	方案描述
ctl(控制试验)	有	不同化	以7日00时作为背景场，只同化常规观测，不同化雷达资料，预报24 h
exp_da	有	12	以7日00时作为背景场，每3 h只循环同化常规资料至7日12时，只同化12时雷达资料，预报24 h
exp_00	有	00	以7日00时作为背景场，只同化00时雷达资料，预报24 h
exp_03	有	00, 03	exp_00积分3 h结果作为背景场，并同化03时雷达资料，预报24 h
exp_06	有	00, 03, 06	exp_03积分3 h结果作为背景场，并同化06时雷达资料，预报24 h
exp_09	有	00, 03, 06, 09	exp_06积分3 h结果作为背景场，并同化09时雷达资料，预报24 h
exp_12	有	00, 03, 06, 09, 12	exp_09积分3 h结果作为背景场，并同化12时雷达资料，预报24 h

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循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用

Improvement of nowcasting for a squall line using cycling assimilation radar data

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