应用云迹风资料同化的江南飑线模拟试验摘要:运用WRF模式对2006年6月10日发生在浙江地区的一次飑线过程进行了数值模拟及云迹风资料同化实验研究.将常规测站、自动站资料同化试验和加入了云迹风资料的试验进行比较,结果表明,用WRF模式进行同化模拟,较好地再现了此次江南地区飑线的发生、发展、维持和消亡过程.主要分布在对流层高层的云迹风资料能有效地改善高空风场质量,在模式中增加了云迹风资料之后,使模拟的雷达反射率图像增加了清晰度,原来有些地段较为零星逗点状的反射率图像可被连成带状,尤其明显的是模拟的主降水强度和落区与实际降水分布更加接近;模拟也改变了后半程的大风区的分布并增强了风速,比控制试验稍接近于实况,且略缩小了降水和大风的虚假区域.同时,通过不同质量控制阈值的云迹风模拟试验比较发现,进入模式的云迹风数量与模拟效果并不是简单的线性正相关,因此,在云迹风资料的运用上,质量控制对模拟有一定的影响,恰当地应用云迹风资料同化能在一定程度上改善强对流系统的数值模拟,对提高降水、大风等预报质量是较有效的途径.关键词:云迹风;飑线;同化试验;雷雨大风:P?@458文献标志码:A:1008-9497(2010)06-705-080引言目前,应用各种常规资料进行数值模拟在气象研究中已经非常广泛,模拟结果也有较大改进,但是由于这些资料的空间、时间分辨率都不高,加上海上观测资料的稀缺,非常规资料的应用越来越受到研究者们的青睐,雷达、GPS、卫星等资料在模式的同化中也越显优越和重要.针对海洋、高原、沙漠等测站稀少和高空测站的有限分布,通过气象静止卫星发送的云图计算出的云迹风(亦称云导风,cloudmotionwind,CMW)资料,由于其具有较高的时空分辨率,无疑是对全球风场资料的有益补充.云迹风是指连续几幅静止气象卫星图像追踪图像上示踪图像块(示踪云)的位移,并计算示踪云所代表的云或水汽特征所在的高度层次,以获得这些层次上风的估计值.20世纪80年代开始,国内外对静止卫星云迹风资料的研究和应用发现,云迹风在天气分析和数值预报模式中能有效改善初始场及模式的预报.文献[1]曾用不同同化方法在12h同化窗中同化每小时的红外通道云迹风资料,然后做24h预报,结果表明用加入高时空分辨率的红外通道云迹风资料的变分同化法比用准牛顿同化法更能准确地预报热带气旋路径.文献[2]发展了将卫星探测的红外加热率同化进中尺度模式来反演湿度场的变分方法.文献[3]用卫星资料做同化对比试验并证明利用其可提高模式预报效果.文献[4]指出,将卫星云图中的湿度场信息提取出来用于中尺度模式,将会改善预报效果.文献[5]利用云迹风结合实测风,从涡度方程出发,对热带气旋进行诊断分析,结果表明,云迹风为热带气旋的业务预报提供了重要的参考依据.文献[6]分析了高密度卫星风矢量揭示的发展和不发展热带气旋在对流层上部环流特征的差别,指出高密度卫星导风资料是判断热带气旋潜在发展可能性的有用工具.文献[7]用MM5(V2)模式同化云迹风资料,并对长江中下游暴雨进行预报,指出云迹风资料同化能有效地改善高空风场质量,对提高降水预报质量是一个有效途径.文献[8]将包含云迹风的观测资料和背景场资料用多变量最优插值方法进行客观分析,用数值模拟方式做台风路径预报试验,其研究证明用云迹风资料订正客观分析风场对台风路径预报有比较明显的改进.文献[9]指出加入云迹风资料后,明显改善了模式降水预报的强度和区域,与仅用常规探空资料相比更接近于实况.文献[10]对有限区域卫星云图资料变分分析后,发现云迹风资料能够改进初始湿度场和温度场.文献[11]对TOVS卫星反演资料进行变分同化分析研究,表明变分结果分析场能充分体现非常规资料的优势,能更精确表示天气系统.文献[12]用云迹风资料揭示了对流层上部环流与我国主要雨带位置的关系.虽然云迹风资料同化在热带气旋、台风、暴雨等方面的数值模拟中作用显著,但用云迹风资料同化飑线等强对流系统的分析较少,这是由于飑线是中-β尺度强对流天气系统在时空上难以被常规气象观测网所识别;并受高时空分辨率观测资料的制约,增加了数值模拟的难度.本文利用常规观测站、自动站、云迹风等资料和WRF模式,模拟了2006年6月10日发生在江南地区的一次强飑线过程,通过一些输出结果的...