閃電定位網資料同化技術研究

《閃電定位網資料同化技術研究》是依託蘭州大學，由楊毅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：閃電定位網資料同化技術研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：楊毅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

閃電定位網資料能夠詳細給出對流雲所產生的對地放電（地閃）的時間、位置、數量、極性和強度等信息，和強對流活動有很強的相關性，從探測範圍和時空解析度都要高於天氣雷達，可作為雷達資料的補充很好的用於精細化天氣預報的初始化過程，進一步提高模式初始場中的對流活動信息的準確性，預期會提高強對流天氣預報的準確性，然而目前相關性工作開展的較少。本項目將首先分析閃電定位網資料（頻數）和雷達回波及降水之間的關係，並在此基礎上對國際上已有的一些閃電資料和雷達回波強度（或雲內粒子含量或對流降水率）的定量關係進行本地化訂正，以此將閃電資料和模式變數建立聯繫，然後開展閃電資料的3維複雜雲分析、EnKF和SVD-En3DVar（基於集合和SVD技術的3DVar）同化方法的研究，提高強對流天氣短時臨近預報效果,填補我國在閃電資料同化研究方面的薄弱，同時為進一步開展閃電資料同化研究及業務套用提供科學基礎和理論依據。

結題摘要

閃電資料同化所面臨的難點在於它的觀測量不是模式變數，這就需要在同化前將它與某種模式變數（或診斷量）建立聯繫。本項目將閃電轉換成3維代理雷達回波和代理相對濕度。首先，將閃電轉換的代理雷達回波分別用雲分析、物理初始化（PI）、3DVAR 、EnSRF 和SVD-En3DVAR方法進行同化。 使用GSI雲分析去同化代理雷達回波。試驗結果顯示閃電轉換的代理雷達回波和觀測的雷達回波具有很高的相關性。同化試驗預報的雷達回波比不同化的試驗預報的更接近觀測的回波，該正效果能保持6小時左右。同化閃電資料能很明顯改進短時降水預報，但是強度偏強。 用WRF-3DVAR同化代理的雷達回波能調整初始場對流系統的結構，同化結果顯示能明顯改進雷達回波的預報，特別是前6小時。6小時累計降水也明顯得到改進。 用物理初始化方法根據代理雷達回波調整模式初始場的垂直速度、比濕和雲水含量。同化結果顯示同化閃電資料後對流系統的預報能得到改善，特別是在前3小時。通過多次循環同化能更進一步改進預報準確性。 用EnSRF和SVD-En3DVAR同化閃電轉換的代理雷達回波也能改進降水預報，但正效果時效比較短，遠遠不如3DVAR和雲分析同化的效果。最後，用WRF-3DVAR進行了同化閃電轉換的代理相對濕度試驗，並進行了一系列試驗。結果顯示同化後能明顯改進回波和降水預報，該正效果能維持幾小時。預報的降水落區和強度都和觀測接近。 本項目取得了一定成果，特別是雲分析和3DVAR同化閃電轉換的代理雷達回波效果最好，為在業務上實現閃電資料同化提供了一定的參考。