检索结果-内蒙古大学图书馆

气象学报 2023年第6期81卷 943-957页

作者：潘佳文徐鸣一吴举秀吴伟杰郑秀云彭婕韩颂雨厦门市海峡气象开放重点实验室厦门市气象局厦门361012 中国气象局气象探测中心北京100081 山东省气象防灾减灾重点实验室山东省气象工程技术中心济南250031 浙江省气象信息网络中心杭州310000

双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Z_(DR)≥1 dB),被称为Z_(DR)柱。Z_(DR)柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。为了实现对Z_(DR)柱的自动识别并提供用... 详细信息

双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Z_(DR)≥1 dB),被称为Z_(DR)柱。Z_(DR)柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。为了实现对Z_(DR)柱的自动识别并提供用于对流风暴预警的诊断信息,基于对流风暴的三维形态特征,使用厦门双偏振雷达观测数据设计了Z_(DR)柱识别算法,并提取Z_(DR)柱形态参数。结合地面观测资料,探索Z_(DR)柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。研究表明:(1)强风暴和非强风暴在Z_(DR)柱形态参数上存在统计学上的明显差异,这为预报员据此判别两类对流风暴提供了参考依据。当Z_(DR)柱深度达到1500 m后,至少有60%的雷达体扫个数与强风暴相关。Z_(DR)柱体积、质心高度和最大Z_(DR)值的阈值达到20 m3、500 m和3 dB时,这一比例分别达到70%、70%和50%。(2)Z_(DR)柱的演变可较好地指示对流风暴的发展过程,其形态参数的极值早于强对流天气现象出现。在连续性强对流天气过程中,Z_(DR)柱的再度发展预示着对流风暴的再次增强。(3)Z_(DR)柱对于风暴的合并与分裂过程具有预示性。在风暴合并(分裂)过程中伴有Z_(DR)柱合并(分裂)的现象,其中有57%(69%)的过程Z_(DR)柱提前于对流风暴发生合并(分裂)。(4)Z_(DR)柱的位置与对流风暴的后续传播方向存在相关,可为改善对流风暴移动路径的预测提供参考依据。

关键词：双偏振雷达 Z_(DR) 柱识别算法对流风暴

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闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析

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热带气象学报 2023年第1期39卷 55-65页

作者：张伟陈琳黄惠镕黄昕胡雅君陈德花厦门市海峡气象开放重点实验室福建厦门361012 厦门市气象台福建厦门361012 厦门市灾害防御技术中心福建厦门361012 翔安区气象局福建厦门361103

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹... 详细信息

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹、短时强降水、高山站雷雨大风。500 hPa冷平流、850 hPa暖湿平流、925 hPa闽西南地区的假相当位温高能舌为高架雷暴的发生发展提供了有利的环境条件。探空显示逆温层深厚且逆温层顶温度高,暖湿气流沿着锋面被强迫抬升,至逆温层之上饱和假相当位温随高度递减,存在显著的条件不稳定,对流得到快速发展。雷达分析表明,本次高架雷暴冰雹回波自低层快速倾斜向上发展,具有发展快、强度强、降雹时间长的特征。其双偏振参数演变特征与基于地面抬升的雷暴基本一致,降雹阶段表现为CC谷、ZDR接近零、KDP小于零。降雹前回波单体中存在强ZDR和KDP柱,可以作为冰雹预报的参考,提前量达到半小时。

关键词：高架雷暴条件不稳定列车效应双偏参数

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边界层参数化方案对“莫兰蒂”台风(1614)登陆阶段影响的数值模拟研究

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大气科学 2020年第5期44卷 935-959页

作者：王叶红赵玉春厦门市气象局海峡气象开放实验室厦门361012 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 福建省灾害天气重点实验室福州350001

利用中尺度数值模式WRF v3.8中的YSU、MYJ、QNSE、ACM2、UW、GBM、Boulac七种不同边界层参数化方案,采用高分辨率(1.33 km)数值试验的方法研究了不同边界层方案对模拟台风"莫兰蒂"(1614)登陆减弱阶段的移动路径、强度、结构... 详细信息

利用中尺度数值模式WRF v3.8中的YSU、MYJ、QNSE、ACM2、UW、GBM、Boulac七种不同边界层参数化方案,采用高分辨率(1.33 km)数值试验的方法研究了不同边界层方案对模拟台风"莫兰蒂"(1614)登陆减弱阶段的移动路径、强度、结构、降水量、近地层有关物理量场分布等方面的影响,结果表明:(1)"莫兰蒂"台风登陆减弱阶段,不同边界层方案对台风路径、强度、降水量模拟影响显著,24 h内模拟台风路径、最低气压、最大风速及24 h累积降水量极值的最大差异分别达80 km、11 hPa、27 ms-1及241 mm;(2)Boulac方案模拟台风路径与实况最为接近,GBM、YSU和MYJ方案分别次之,ACM2和UW方案再次之,而QNSE方案最差;UW和QNSE方案模拟的最低气压以及MYJ和QNSE方案模拟的最大风速与观测最为接近;不同边界层方案均模拟出台风登陆阶段最低气压逐渐升高以及其升高速率在台风登陆后大于登陆前的特征,这与实况一致,但台风登陆前各方案模拟最低气压升高速度均大于实况,而台风登陆后却又不及实况;(3)Boulac方案模拟的24 h降水分布、强降水落区、结构、强度和各量级降水TS评分均最优,MYJ方案次之;而QNSE、UW和ACM2方案雨带向西北方向推进过快,各量级降水TS评分均较差;(4)综合台风路径、强度和降水模拟,Boulac和MYJ方案相对最优,其中Boulac方案在台风路径和降水模拟上更优,而MYJ方案在台风强度模拟上更优;YSU和GBM方案次之,而QNSE、UW和ACM2方案相对较差;(5)不同边界层方案计算的近地层潜热通量、感热通量显著不同,进而影响台风路径、强度、降水量模拟存在显著差异。比较而言,QNSE方案潜热通量相对异常偏高,MYJ和Boulac方案量值适中,其余方案相对偏低;QNSE方案感热通量相对略偏高,MYJ方案适中,其他方案则相对显著偏低;(6)不同边界层方案模拟降水区边界层热、动力结构显著不同,其中Boulac方案具有较明显优势,尤其是对日间边界层结构的模拟。

关键词：台风边界层参数化方案数值模拟热通量

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利用AMDAR数据分析厦门、泉州双雷达三维风场反演误差

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大气科学学报 2020年第4期43卷 699-706页

作者：张晗昀罗昌荣崔梦雪蚁志鸿张伟陈德花厦门市气象局海峡气象开放实验室福建厦门361012 厦门市气象台福建厦门361012 厦门航空有限公司运行风险控制部福建厦门361012

利用2016年全年进出厦门机场和晋江机场航班的AMDAR(Aircraft Meteorological DAta Relay)数据对双雷达反演风场进行检验,分析了厦门、泉州双雷达风场反演的总体误差,研究结果表明:1)验证了双雷达连线附近区域反演风场的平均绝对误差较... 详细信息

利用2016年全年进出厦门机场和晋江机场航班的AMDAR(Aircraft Meteorological DAta Relay)数据对双雷达反演风场进行检验,分析了厦门、泉州双雷达风场反演的总体误差,研究结果表明:1)验证了双雷达连线附近区域反演风场的平均绝对误差较大,发现了与两部雷达连线的夹角小于15°和大于165°的区域的反演结果的平均绝对误差明显大于误差的年平均值。2)对于反演风向而言,误差随着高度增加而减小。对于反演风速而言,高度在9 km以下的反演误差在5m/s左右,而9km以上的反演误差较小。3)剔除了双雷达连线附近区域(与两部雷达连线的夹角小于15°和大于165°的区域)和反射率因子小于5dBZ以及等于100dBZ(剔除非气象回波)的反演结果后,双雷达反演风场误差较小,相对于AMDAR数据的风向年平均绝对误差为29.4°,风速年平均绝对误差为3.28 m/s,总体误差在可接受范围之内,反演结果接近“真值”,该反演方法稳定可靠。

关键词：双多普勒雷达风场反演 AMDAR 误差分析

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基于贝叶斯方法的冰雹大小识别研究

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气象学报 2023年第5期81卷 801-814页

作者：吴举秀胡志群夏凡潘佳文山东省气象工程技术中心济南250031 山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 山东省气象科学研究所济南250031 厦门市气象局厦门361012 厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012

冰雹大小直接影响到产生灾害的程度,针对冰雹大小识别的需求,基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集,获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子(ZH)、差分反射率(Z_(DR))和相关系数(CC)的概率分布,... 详细信息

冰雹大小直接影响到产生灾害的程度,针对冰雹大小识别的需求,基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集,获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子(ZH)、差分反射率(Z_(DR))和相关系数(CC)的概率分布,构建基于贝叶斯方法的冰雹大小识别模型(Hail size discrimination model,HSDM),然后应用两个超级单体雹暴过程进行验证。研究表明:(1)模型识别结果与实况吻合,识别的冰雹大小也符合不同尺寸冰雹散射特性、偏振参量特征及超级单体雹暴动力与微物理特性的分析。(2)冰雹大小的水平分布特征与垂直分布特征符合超级单体雹暴降水粒子筛选机制及冰雹生长机制。大冰雹、特大冰雹主要分布在靠近前侧V型槽口的强回波区;超级单体悬挂回波下侧生成小冰雹,弱回波区上面高梯度的强反射率区主要生成大冰雹、特大冰雹并沿强回波墙落地,小冰雹在远离上升气流一侧降落。(3)靠近上升气流的小冰雹主要分布在Z_(DR)柱、K_(DP)柱及之间区域,大冰雹及特大冰雹主要位于远离Z_(DR)柱的K_(DP)柱另一侧。可结合低于2 km高度的识别结果综合判断强冰雹落地浓度。

关键词：贝叶斯方法双偏振雷达冰雹大小识别模型特大冰雹

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泰山一次强雹暴微物理特征双偏振雷达和雨滴谱观测分析

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气象 2024年第9期50卷 1129-1141页

作者：夏凡吴举秀申高航潘佳文山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 山东省气象科学研究所济南250031 长岛国家气候观象台山东长岛265800 山东省气象工程技术中心济南250031 山东省临沂市气象局临沂276004 厦门市气象局厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴... 详细信息

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴云前缘开始影响泰山站时,反射率因子(ZH)梯度大值区紧邻泰山站,与差分反射率(ZDR)弧位置大致重合,此处主要为大滴粒子,由上空霰粒子融化形成;雨滴谱为双峰结构,对降水贡献较大的为2~3 mm粒子。当雹暴云主体影响泰山站时,其前侧径向出现三体散射,上空出现悬垂回波,泰山站附近区域主要识别为雹粒子;泰山站南侧出现有界弱回波,该处辐合升运动增强,被ZDR大值半环绕,主要分布大滴与雹粒子,夹杂霰与湿雪粒子;归一化等高频率(CFAD)显示冰相过程增强;-10℃层以下雹粒子主要由-10~0℃层的霰粒子凇附上升气流携带的大滴与中小雨粒子形成,这些粒子无法下落碰并形成尺寸较大的降水粒子,雨滴谱变为单峰结构,对降水贡献最大的为14~16 mm粒子。雹暴云主体离开泰山站,CFAD显示冰相过程减弱,冰晶凇附过冷云滴转化成霰的效率降低,泰山站上空识别出大量的冰晶与干雪粒子,出现层状云降水特征;雨滴谱再次变为双峰结构,第二峰值为2~3 mm粒子,对降水贡献最大。

关键词：雹暴云双偏振雷达雨滴谱微物理特征

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双偏振雷达水凝物分类算法优化及在雹暴云的应用分析

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气象 2023年第11期49卷 1343-1358页

作者：夏凡龚佃利潘佳文史茜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031 山东省长岛国家气候观象台长岛265800 山东省人民政府人工影响天气办公室济南250031 厦门市气象局厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 山东省气象台济南250031

为提升我国多普勒双偏振雷达水凝物分类的应用水平,在美国强风暴实验室(NSSL)研发的水凝物分类算法(HCA)基础上,通过增加冰雹区与三体散射区水凝物类型的订正识别、选用数值模式温度分析场识别融化层、引入水凝物类型垂直分布限制条件等... 详细信息

为提升我国多普勒双偏振雷达水凝物分类的应用水平,在美国强风暴实验室(NSSL)研发的水凝物分类算法(HCA)基础上,通过增加冰雹区与三体散射区水凝物类型的订正识别、选用数值模式温度分析场识别融化层、引入水凝物类型垂直分布限制条件等,建立了优化方法(HCA-Opt)。利用HCA-Opt分析了2021年7月9日济南市章丘区一次雹暴云的水凝物分布特征,对冰雹落区与水凝物分类结果进行比对检验,得到如下主要结论:HCA-Opt可以正确识别冰雹与三体散射区的水凝物类型,修正了HCA将其识别为地物的问题;HCA-Opt利用模式温度分析场可准确识别融化层高度,解决了强对流天气下HCA使用的融化层自动识别算法(MLDA)无法有效识别融化层的缺陷;与HCA相比,HCA-Opt识别的水凝物在垂直分布上更加合理。HCA-Opt给出的水凝物分类结果较好描述了雹暴初生、降雹不同阶段的水凝物空间分布,初步揭示了不同高度水凝物粒子相态转化特征。HCA-Opt识别的水凝物分类中,中(小)雨与霰的可信度最高,冰晶与湿雪的可信度较低,且容易与干雪混淆;总体而言,HCA-Opt提高了水凝物分类识别技巧,对冰雹预警和落区判别具有较好的指示作用和业务应用前景。

关键词：双偏振雷达水凝物分类 HCA优化雹暴

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强降雹超级单体风暴湍流结构的双偏振回波特征分析

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高原气象 2023年第1期42卷 139-149页

作者：吴举秀魏鸣刁秀广潘佳文山东省气象防灾减灾重点实验室山东省气象局大气探测技术保障中心山东济南250031 气象灾害预报预警与评估协同创新中心/南京信息工程大学江苏南京210044 山东省气象台山东济南250031 厦门市海峡气象开放重点实验室/厦门市气象局福建厦门361012

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^(-1)以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系... 详细信息

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^(-1)以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系。结果表明:(1)强降雹超级单体在强上升气流区可存在中等或以上强度的湍流,阵风锋触发的超级单体在入流路径上也出现中等强度的谱宽,指示了较强湍流存在的可能。(2)超级单体内部湍流较强的地方在速度大切变区,通常速度切变强度较大的区域具有较强湍流,具有中等强度中气旋的超级单体最大谱宽约10 m·s^(-1),差分反射率因子ZDR在1 dB之内,回波强度超过35 dBZ,差分相移率KDP较大;具有强中气旋的超级单体强湍流区主要位于ZDR柱上部正负速度交会处,在中气旋附近谱宽高达16.5 m·s^(-1),靠近强回波核心一侧含有较多过冷水,相关系数(Correla‐tion Coefficient,CC)在0.96左右,KDP较大,另一侧回波强度稍低,CC低至0.85,KDP在0(°)·km^(-1)左右,存在霰粒子与上升气流带来的大雨滴。这些强湍流区域指示了动量传输的路径。(3)超级单体风暴上部具有最强湍流,上升气流下沉气流都很强,靠近下沉气流的地方湍流更强,可能和风的水平切变有关,强中气旋风暴下沉气流区谱宽高达17.5 m·s^(-1),其ZDR稍高于上升气流的,并且KDP为负值,上升气流KDP、ZDR分别在0(°)·km^(-1)、0 dB左右,具有中等强度中气旋的风暴则谱宽增大较小。强中气旋超级单体内具有更大湍流增强,研究结果为深入理解强风暴的湍流结构和动量传输提供了双偏振雷达的观测依据。

关键词：超级单体风暴谱宽湍流双偏振特征

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福建省PM_(2.5)-O_(3)双高特征与天气形势影响分析

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生态环境学报 2023年第8期32卷 1440-1448页

作者：郑秋萍李菲赵芮蒋冬升王宏厦门市海峡气象开放重点实验室福建厦门361012 厦门市气象台福建厦门361012 福建省灾害天气重点实验室福建福州350007 福建省气象科学研究所福建福州350007 福建省环境监测中心站福建福州350003

为理清福建省天气形势对PM_(2.5)与O_(3)演变的影响,识别二者的不同趋势与特点,揭示双高过程的气象场特征,利用2015-2021年PM_(2.5)与O_(3)连续观测资料,采用统计合成、天气学诊断等方法,探究PM_(2.5)与O_(3)变化趋势、污染状况及其与... 详细信息

为理清福建省天气形势对PM_(2.5)与O_(3)演变的影响,识别二者的不同趋势与特点,揭示双高过程的气象场特征,利用2015-2021年PM_(2.5)与O_(3)连续观测资料,采用统计合成、天气学诊断等方法,探究PM_(2.5)与O_(3)变化趋势、污染状况及其与主导天气形势的关系,阐明气象因素对PM_(2.5)与O_(3)(简称“PM_(2.5)-O_(3)”)双高过程的协同作用。结果表明:2015-2021年福建省PM_(2.5)质量浓度年均值呈明显下降趋势,超标天数从5.6 d(2015年)下降到0.3 d(2021年)。O_(3)日最大8 h平均(简写为O_(3)-8h)质量浓度的年均值呈先上升后略下降的趋势,2018年O_(3)超标天数为2016年的8倍以上。天气形势对PM_(2.5)与O_(3)的影响存在一致性特征,也存在差异性,2015-2021年PM_(2.5)质量浓度在不利天气形势下从34.9μg∙m^(-3)降至24.8μg∙m^(-3),在有利的天气形势下从25.2μg∙m^(-3)降至17.5μg∙m^(-3),且不利天气形势下与有利天气形势下的质量浓度差在缩小。O_(3)-8h质量浓度在有利的天气形势下呈现上升趋势,在中性-拉尼娜气候背景加不利天气形势下却呈略降趋势,可见近年来针对O_(3)的管控措施是有一定效果的。福建省PM_(2.5)-O_(3)双高现象白天发生频率远高于夜间,协同控制最需要关注的是光化学型PM_(2.5)-O_(3)双高现象(08:00-20:00的PM_(2.5)-O_(3)双高现象),主要天气形势有两种,即2-5月锋前暖区下的静稳天气以及7-9月台风外围影响下的静稳天气;沿海代表性城市莆田市非光化学型PM_(2.5)-O_(3)双高现象(21:00至翌日07:00的PM_(2.5)-O_(3)双高现象)占比14.1%,说明加强上游区域的联防联控也是PM_(2.5)-O_(3)协同控制的关键因素之一。研究显示,近年来PM_(2.5)和O_(3)-8h浓度演变与天气形势变化有密切关系。期望研究成果能为低污染排放区域PM_(2.5)与O_(3)协同控制、污染防控效果评估奠定基础。

关键词： PM_(2.5)-O_(3) 演变特征双高现象天气形势协同控制福建省

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双雷达风场反演拼图在登陆台风“莫兰蒂”(1614)强降水精细预报中的同化应用试验

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气象学报 2019年第4期77卷 617-644页

作者：王叶红赵玉春罗昌荣韩颂雨厦门市气象局海峡气象开放实验室厦门361012 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 浙江省气象信息网络中心杭州310001

利用福建龙岩、漳州、泉州新一代多普勒天气雷达和厦门海沧双偏振雷达探测资料,采用动态地球坐标系下双雷达三维风场反演与拼图技术,基于天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting,WRF)及其资料同化系统,对登陆台风"... 详细信息

利用福建龙岩、漳州、泉州新一代多普勒天气雷达和厦门海沧双偏振雷达探测资料,采用动态地球坐标系下双雷达三维风场反演与拼图技术,基于天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting,WRF)及其资料同化系统,对登陆台风"莫兰蒂"(1614)引起的2016年9月14-15日福建强降水过程进行了双雷达风场反演拼图资料检验及其三维变分同化对强降水精细预报影响的数值试验,结果发现:(1)动态地球坐标系下双雷达反演风场能合理反映实际风场分布状况,其误差相对较小。相较厦门翔安风廓线雷达及厦门探空秒级测风数据,反演风风向(风速)平均绝对误差分别为7.8°(2.6 m/s)及3.4°(1.1 m/s);(2)反演风场水平方向稀疏化对同化及预报结果极为重要,过密的反演风场资料会给同化及预报结果带来负效果。文中采用18、6、2 km 3重嵌套,在3重嵌套区域均进行同化以及仅在2 km区域进行同化两种情况下,均表现为当反演风场资料水平分辨率提高到0.1°时,同化分析及预报的台风环流开始受到负影响;且当反演风场资料水平分辨率越高时,负效果越明显。敏感性试验结果显示,分辨率取0.2°时数值预报效果最好;(3)以美国国家环境预报中心全球预报系统(National Centers for Environmental Prediction/Global Forecast System,NCEP/GFS) 0.5°×0.5°分析场为初值,基于3个不同起报时刻(2016年9月14日14时、20时及15日02时)(北京时,下同)模拟的福建省境内台风内核雨带和螺旋雨带逐时演变、台风路径与强度、逐时降水TS评分和空间相关差异显著,其中14日14时起报试验效果最好;而14日20时起报试验效果最差,这与该试验初始台风大风轴风速明显偏大有关;(4)在上述3个不同起报时刻试验基础上,分别增加双雷达反演风场资料的三维变分同化后,福建境内地面风场和台风内核雨带、螺旋雨带逐时分布、逐时降水TS评分和空间相关、台风环流结构以及U、V风垂直廓线分布均有明显改善,最大正影响时效可达24 h;但仅对1-6 h时效内台风路径有改善。

关键词：双雷达风场反演同化台风强降水

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