多普勒雷达资料4DVAR同化反演的模拟研究

被引：46

作者：

许小永

郑国光

刘黎平

机构：

[1] 南京信息工程学院

[2] 中国气象局

[3] 中国气象科学研究院

来源：

气象学报 | 2004年 / 04期

基金：

国家科技攻关计划;

关键词：

多普勒雷达; 4DVAR同化; 反演; 价值函数;

D O I：

暂无

中图分类号：

P412.25 [雷达探测];

学科分类号：

摘要：

利用Sun等建立的同化模式和四维变分同化方法对多普勒雷达资料反演大气风场、热力场和微物理场进行了模拟试验研究。反演的基本思路是 :将 4DVAR同化方法应用到三维云模式 ,定义价值函数表征雷达资料与模式预报结果之间的差别 ,通过极小化价值函数得到反演场 ,价值函数相对模式控制变量的梯度由伴随模式求取。试验结果表明 ,4DVAR同化技术能够从单 (双 )多普勒雷达资料反演大气三维风场、热力场和微物理场。各个变量反演精度高低与同化过程中变量受约束的大小程度呈正相关。速度场和雨水场反演精度较高 ,温度场、云水和水汽的反演精度次之 ,温度场的准确反演需要较长的同化时间。价值函数中加入背景场 ,哪怕是单点探空给出的平均场信息也有利于提高反演精度。在采用单部多普勒雷达资料进行反演时 ,速度场的反演误差较大。反演区相对雷达站的位置变化对速度场反演结果有一定的影响 ,而对其他变量的反演影响很小。两个时次的雷达观测资料基本足够提供反演所需的时间演变信息 ,同化更多时次的雷达资料 ,反演效果改进很小。雷达观测资料的缺值会显著降低同化效果 ,甚至可能导致同化失败 ,引入背景场可以改善这一状况。 4DVAR同化技术对于雷达观测资料误差不太敏感。利用双多普勒雷达合成风场提供水平风场边

引用

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