四维集合变分同化方法在华南冬季暴雨模拟中的应用

摘要

利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式和基于本征正交分解的四维集合变分同化方法(POD-4DEnVar),对2015年12月9日一次华南暴雨过程进行多普勒雷达资料同化试验,并与三维变分同化试验(WRF-3DVar)进行对比,讨论了POD-4DEnVar方法中局地化半径对模拟效果的敏感性.结果表明,比较不同化雷达资料的控制试验,WRF-3DVar和WRF-POD-4DEnVar试验的降水模拟结果得到明显改善,且WRF-POD-4DEnVar的降水强度更接近实况.两种同化方法通过改变不同的初始要素达到改进降水模拟效果的目的,3DVar方法通过调整初始风场,间接减弱暴雨发生的水汽条件,POD-4DEnVar方法则直接调整湿度场.在降水过程中,同化试验改变了冷空气活动和水汽通量辐合的模拟结果,从而改善降水的模拟效果.POD-4DEnVar方法对局地化半径比较敏感,随局地化半径增大,同化对风场和湿度场的影响范围扩大,当局地化半径取为200 km时,降水模拟的效果最好.