ISSN 1004-4965

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闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响

庞盈 胡俊俊 陈生 陆高鹏 吴翀 韦春霞 黄朝盈

庞盈, 胡俊俊, 陈生, 陆高鹏, 吴翀, 韦春霞, 黄朝盈. 闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响[J]. 热带气象学报, 2024, 40(1): 136-145. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.014
引用本文: 庞盈, 胡俊俊, 陈生, 陆高鹏, 吴翀, 韦春霞, 黄朝盈. 闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响[J]. 热带气象学报, 2024, 40(1): 136-145. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.014
PANG Ying, HU Junjun, CHEN Sheng, LU Gaopeng, WU Chong, WEI Chunxia, HUANG Chaoying. Impact of Lightning Data Assimilation on Forecasting the'7.20'Extreme Heavy Rainfall in Zhengzhou, Henan Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(1): 136-145. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.014
Citation: PANG Ying, HU Junjun, CHEN Sheng, LU Gaopeng, WU Chong, WEI Chunxia, HUANG Chaoying. Impact of Lightning Data Assimilation on Forecasting the"7.20"Extreme Heavy Rainfall in Zhengzhou, Henan Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(1): 136-145. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.014

闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.014
基金项目: 

国家重点研发计划项目课题“东北冷涡致灾机理及预报关键技术” 2017YFC1501501

国家自然科学基金项目 41875182

国家自然科学基金项目 42394122

广州科技局计划项目 201904010162

广西重点研发计划项目 桂科AB22035016

广西重点研发计划项目 桂科AB22080104

宁波市公益性科技计划项目 2023S065

详细信息
    通讯作者:

    陈生,男,广西壮族自治区人,教授,主要从事强对流短临天气预报、雷达定量降水估计和资料同化预报等研究,E-mail:chensheng@nieer.ac.cn

  • 中图分类号: P456.7

Impact of Lightning Data Assimilation on Forecasting the"7.20"Extreme Heavy Rainfall in Zhengzhou, Henan Province

  • 摘要: 研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(CONV);(2)同化常规观测资料和由闪电资料反演的伪相对湿度的试验(LGDA),并与无资料同化的试验(NoDA)进行对比。结果表明,CONV的分析场和NoDA都未能模拟出强对流系统的回波结构,但由于LGDA增加了对整层大气的湿度场的调整,其分析场在闪电发生位置处的水凝物增量较大,相对湿度和反射率的分布情况与中国全球大气再分析资料(CRA)及雷达反射率观测值最接近。降水预报方面,LGDA显著提高了大暴雨雨带(6 h累积降水量≥50 mm)和强降水中心(6 h累积降水量≥200 mm)位置和强度的预报效果,对本次强降水过程的预报起到了积极作用,尤其是对前3 h的降水预报。

     

  • 图  1  模式外层(a)和内层(b)的模拟区域及其地形高度(填色,单位:m)

    黑点为国家级气象站位置,红点为探空观测站位置。

    图  2  同化试验流程

    图  3  2021年7月20日00—06时的闪电活动分布

    黑色“+”为闪电出现位置,红线和蓝线分别代表 35 dBZ雷达最大反射率和230 K黑体亮度温度等值线。

    图  4  2021年7月20日06时再分析产品CRA(a)与各试验在700 hPa的相对湿度(b~d,单位:%)分布以及沿着34.71 °N(即图a~d中经过郑州站的黑线)方向的相对湿度垂直剖面图(e~h)

    黑色三角表示郑州站位置(下同)。

    图  5  2021年7月20日06时最大反射率(单位:dBZ)叠加850 hPa水平风场(单位:m·s-1)(a~d),以及沿34.71 °N(图a~d中黑线)的反射率剖面图(e~h)

    图  6  各试验模拟的2021年7月20日06时沿着34.71°N(即图 5a~5c中黑线)方向的霰混合比(a~c)、雪混合比(d~f)和雨水混合比(g~h)的垂直剖面图(单位:g·kg-1

    紫线和红线分别表示0 ℃和-20 ℃等温线。

    图  7  2021年7月20日06—12时的6小时累积降水的观测值(a)和各试验预报值(b~d)

    红线表示观测值≥50mm大暴雨雨带。

    图  8  2021年7月20日07—12时各试验的逐小时降水预报ETS和BIAS评分

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-24
  • 修回日期:  2023-12-29
  • 网络出版日期:  2024-04-12
  • 刊出日期:  2024-02-20

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