“00.7”北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估
- 格式：pdf
- 大小：4.32 MB
- 文档页数：11
［ ６］ ［ ，］
气 象 学 报 ６ ３卷 ９ ２ ４
图 １ 模拟区域内大气监测网空间分布
（ 常规探空 ， 高空测风 ， 地面常规观测与自动气象站 ， 地基 Ｇ ａ ． ｂ ． ｃ ． ｄ ． Ｐ Ｓ 大气水汽监测站 ）
“ ” 北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估 ０ ０． ７ ６ 期 张朝林等 ： ９ ２ ３
成果 ， 为中国在数 值 预 报 业 务 中 实 现 变 分 同 化 方 法 应用提供了科学基础和技术支持 。 但是 ， 与欧 、 美等 先进国家相比 ， 在变分同化系统的应用水平 （ 尤其是 业务应用 ） 方面 还 存 在 一 定 的 差 距 。 应 用 变 分 同 化 技术 ， 可以通过 大 气 监 测 系 统 数 值 试 验 （ ） ， 对 Ｏ Ｓ Ｅ ｓ 已有大气监测网中各种类型的气象资料进行影响评 估， 国外在这一方面的研究已有较大的发展
［ ２］
式 对 ＭＭ ／ＷＲ （ 利用 ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡ Ｒ 系 统 的 支 持； ２） ２ ０ ０ ０ 年 ７ 月 １～３ １ 日 ＭＭ ５ Ｖ ３． ６模式在每一模式 日相同 时 刻 的 ２ 采用美 ４ｈ 预 报 与 １ ２ｈ 预 报 输 出 ，
［］ 国 ＮＭＣ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 计 算 方 案７ 求 气 候 意 义 上 的 ３ Ｄ ＶＡＲ 背景场协方差矩阵 ， ＭＭ ５初始边界条件用
， 为开
展大气监测网络建设提供了非常有实际意义的科学 ／ 参 考 。 在 中 国 ，近 年 来 开 展 过 利 用 美 国 Ｐ Ｓ Ｕ 通过进行多 Ｎ Ｃ ＡＲ 的 ＭＭ ５ Ｖ ２ 中尺度非 静 力 模 式 ， 分析北京地区重要天气系统发 个例数值对比试验 ， 生发展对站点大气 风 场 垂 直 分 布 特 征 的 敏 感 度 ， 进 而评估北京地区风廓线仪观测网布设方案的数值研 究
范水勇 仲跻芹
（ 中国气象局北京城市气象研究所 ， 北京 ， ） １ ０ ０ ０ ８ ９
摘 要
， 文 中 利 用 ＭＭ ／ＷＲ ０ ０ ０ 年 ７ 月 ４～５ 日北京地区的一次特大暴雨过程 （ ２ ４ｈ 降水量达 ２ ４ ０ｍｍ） ５ Ｆ三维 针对 ２ 对此次特 大 暴 雨 过 程 中 的 各 种 气 象 监 测 资 料 （ 地基 Ｇ 常规探 变分系统和 ＭＭ ５ 非静力模式 ， Ｐ Ｓ大 气 柱 水 汽 含 量、 空、 高空测风 、 地面常规观测和地面自动气象站 ） 的 同 化 作 用 通 过 观 测 系 统 数 值 试 验 进 行 了 评 估。结 果 表 明： 与传 ／ＷＲ 统的客观分析方案相比较 ， ＭＭ ５ Ｆ 三维变分同化系统可直接引入非常规地基 Ｇ Ｐ Ｓ 大气柱水汽含量 监 测 资 料 ， 提供更好的大气初始分析场 。 在三维变分同化方案下 ， 各种大气监测资料均对改 进 此 次 特 大 暴 雨 模 拟 有 不 同 程 度 其中 ， 常规探空和高空测风监测资料对改进预报结果的影响最大 ， 地面常 规 观 测 和 地 面 自 动 气 象 站 观 测 资 的贡献 ， 地基 Ｇ 可很好地改善模式大气的分 料作用次之 ， Ｐ Ｓ 大气柱水汽含量资料在与其他大气监测资 料 相 互 优 势 互 补 后 ， 析质量 ， 通过三维变分同化技术在区域数值天气预报模式初始场 中 引 入 地 基 Ｇ 使此次强 Ｐ Ｓ大气水汽监测网资料， 降 水个例的 ６ｈ 和 ２ ４ｈ 测站降水预报的 Ｔ Ｓ 评分值在 １， ５， １ ０ 和２ ０ｍｍ 预报检验阈值下分别提高了 １％ ～８％ 。 研 究结果对利用三维变分数值系统 ， 评估气象监测网资料在改进高影响天气事件预报中的作用有借鉴意义 。 关键词 ：三维变分资料同化 ， 全球定位系统 ， 暴雨 ， 观测系统试验 ， 数值预报 。
三维变分的同 化 分 析 结 果 作 进 一 步 的 更 新 ；（ 根 ３） 据 北 京 及 周 边 地 区 的 气 候 特 征 和 实 际 观 测， 对 ＮＭＣ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 计算方案求出的背景场水平影响特 征尺度作了适当调整 。 ２． ２ 模式简介 数值试验利用 ＭＭ ／ 中尺 ５（ Ｖ ３． ６， Ｐ Ｓ Ｕ Ｕ Ｃ Ａ Ｒ） ［ ８， ９］ 度非静 力 数 值 预 报 模 式 进 行。 具 体 设 计 如 下： 采用非静力平衡 动 力 框 架 ， 预报区域中心为（ ４ ０ ° Ｎ， 。 水平格距 １ 南北向取６ 东 １ １ ６ ° Ｅ） ０ｋ ｍ， ７ 个 格 点， 西向取 ８ 垂直方向为 σ坐标 ， 取２ １ 个格点 ， ３层。时 间积分步长 ３ 。 主 要 物 理 过 程 为： ０ｓ Ｄ ｕ ｄ ｈ ｉ ａｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｐ ｒ ｅ ｌ ｌ积 云 对 流 参 数 化 方 案 ， ｉ ｃ ｅ 显式 降 水 方 案 和 Ｇ 采 ＭＲ ＦＰ Ｂ Ｌ 行星边界层方案 ， Ｄ ｕ ｄ ｈ ｉ ａ云辐射方 案 、 下垫面采用５层土壤参数 用松驰流入流出侧 边 界 ， 化方案 。 ２． ３ 数值试验设计 ２． ３． １ 试验个例 ， 受 ２ ０ ０ ０年７月４日０ ０ 时 ～５ 日 ０ ０时（ ＧＭＴ） ［ ］ ０ 小尺度强对流活动和地形影响 １ ， 同时与较大尺度 北京地区发生 范围内的较弱对流 系 统 叠 加 而 增 强 ， 了一次特大暴雨过程 （ 简称“ 北 京 特 大 暴 雨） ， ０ ０． ７” 北京门头沟自动气 象 站 ２ ４ｈ 降 水 量 高 达 ２ ４ ０ ｍｍ， 资料统计表明这 是 ２ ０ ０ ０年夏季北京最大的一次降 水过程 。 ２． ３． ２ 北京及周边区域内的大气监测网空间分布 图１ 分 别 给 出 了 模 拟 区 域 中 常 规 探 空、 高空测 风、 地面常规观 测 与 自 动 气 象 站 ， 地基 Ｇ Ｐ Ｓ大气水 汽监 测 网 的 空 间 分 布 情 况 。 图 １ 虽 ａ和 图 １ ｂ 表 明， 站距约为 然常规探空和高空 测 风 大 气 监 测 站 较 少 ， 但其空间 分 布 均 匀 ， 能较好地监测模 １ ０ ０～２ ０ ０ｋ ｍ， 拟区 域 中 高 空 大 中 尺 度 天 气 系 统 的 变 化 。 从 图 １ ｃ 可见 ， 地面常规观测与自动气象站监测网在陆地上站 距约为 ２ 具有 很高 的空间 分 布 密 度 （ 尤其 ０～５ ０ｋ ｍ， 是在有自动气象站监测网的北京地区 ）， 其可监测并 提供小尺度天气系统的生消变化信 息 。 同期 进行的 图１ ） 由１ 北京地区地基 Ｇ Ｐ Ｓ 大气水汽监测试验网（ ｄ ０ 个约 ２ 站距的地基站组成 ， 集中分布在北京 ０ ３ ０ｋ ｍ ～ 地区 ， 可有效监测北京上空柱水汽含量变化 。
成为国际上主要发展的新一代数值天气预报初值形 成方 法 。 在 ２ 美国和欧洲等发达国 ０世纪９ ０ 年 代， 家首先在数值预报业务中实现了三维变分同化系统
１］ 的应用 ［ ， 近年来 ， 欧 洲 中 心、 法国和日本等少数国
实现了四维变分 同 化 系 统 在 全 球 和 区 域 天 气 预 家， 报的业务中应用 ， 丹麦和美国等业务部门 ， 也正在发 展自己的四维变 分 同 化 业 务 系 统 。 目 前 ， 中国集中 优势资源 ， 开始在数 值 天 气 预 报 变 分 同 化 方 法 这 一 领域开展系统性的 研 发 工 作 ， 也取得了许多可喜的
气 象 学 报 第６ ３ 卷第 ６ 期 Ｖ ｏ ｌ ． ６ ３，Ｎ ｏ ． ６ ２ ０ ０ ５年 １ ２月 Ａ Ｃ Ｔ Ａ ＭＥ Ｔ Ｅ Ｏ Ｒ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｉ Ｃ ＡＳ Ｉ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｄ ｅ ｃ ｅ ｍ ｂ ｅ ｒ２ ０ ０ ５
“ ” 北京特大暴雨模拟中气象资料 ０ ０ ． ７ 同化作用的评估
张朝林 陈 敏
（ 中国气象局北京城市气象研究所 ， 北京 ， ） １ ０ ０ ０ ８ ９
Ｋ ｕ Ｙ ｉ ｎ Ｈｗ ａ ｇ
（ ，Ｎ ， ＭＭＭ Ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ Ａ Ｒ， Ｐ． Ｏ． Ｂ ｏ ｘ３ ０ ０ ０， Ｂ ｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｒ Ｃ Ｏ， ８ ０ ３ ０ ７－３ ０ ０ ０，ＵＳＡ）
／ＷＲ ２ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡ Ｒ 同化系统简介与数 ＭＭ 值试验方案设计
／犠犚 ２． １ 犕犕 ５ 犉３ 犇 犞 犃 犚 同化系统简介 本研 究 使 用 ＭＭ ／ＷＲ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡＲ 三 维 变 分 同 化系统 ， 是２ ０ ０ ３年６月发布的最新版本（ Ｖ １． ３． ０， ， 较 早 期 版 本 做 了 大 量 改 进 ４５ 。 Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ ０ ３Ｕ Ｃ ＡＲ） 此三维变分同化系统不仅可广泛应用于气象科学研 而且还具有 很 好 的 实 际 应 用 价 值 。 张 昕 和 王 斌 究； 等 曾 对 此 系 统 的 早 期 版 本 ＭＭ ５３ Ｄ ＶＡ Ｒ１． ０系 统进行 过 成 功 的 改 造 移 植 ， 并对１ ９ ９ ８年７月２ ０日 发生在武汉的特大暴雨成功进行了数值模拟 。 本研 究 针 对 北 京 地 区 应 用 和 研 究 需 要， 实现了 ／ＷＲ ＭＭ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡＲ 三 维 变 分 同 化 系 统 的 应 用 移 植 。 并主要进行了以下方面的工作 ： （ ） 对北京及周 １ 常规探 边地区的 地 基 Ｇ Ｐ Ｓ 大 气 柱 水 汽 含 量 资 料、 空、 高空测风 、 地面常规观测和地面自动气象站观测 进行资料预处理开 发 ， 实现了各种大气监测数据格
１ 引 言
与传统的客观分析数值预报初值形成方法相 比， 数值预报变 分 同 化 系 统 具 有 很 多 优 点 。 由 于 其 就能容易地实 无需对大气监测资 料 进 行 预 先 反 演 ， 现对资料的直接同化 。 因此 ， 伴随着卫星 、 雷达等大 气非常规监测技术 的 飞 速 发 展 ， 在非常规气象监测 资料成为人们全面了解和准确预测未来大气运动必 不可少的信息源情 况 下 ， 数值预报变分同化技术已
［ ３］
。 但是 ， 目前利用变分同化技术 ， 分析现有大 气
监测网中各种类型的资料对强天气过程影响的研究 仍有 待 进 一 步 深 入。北 京 申 办 ２ ０ ０ ８年奥运会成功 后， 北京地区将对 大 气 监 测 网 进 行 全 面 的 更 新 或 升 级， 为北京大气监 测 网 络 建 设 提 供 科 学 合 理 的 研 究 已成为一 项 亟 待 解 决 的 问 题 。 本 文 针 对 北 京 成果 ， 地区 ２ ０ ０ ０ 年夏季 降 水 强 度 最 大 的 一 次 特 大 暴 雨 过 程， 利用 ＭＭ ／ＷＲ ５ Ｆ 三维变分系统和 ＭＭ ５ 中尺 度 非静力数值预报模 式 ， 对此次降水过程中的各种大 取得了一些 气监测资料的影响 和 作 用 进 行 了 研 究 ， 初步成果 ， 为开展 北 京 及 周 边 地 区 的 大 气 监 测 网 络 建设提供了科学参考 。
气 象 学 报 ６ ３卷 ９ ２ ４
图 １ 模拟区域内大气监测网空间分布
（ 常规探空 ， 高空测风 ， 地面常规观测与自动气象站 ， 地基 Ｇ ａ ． ｂ ． ｃ ． ｄ ． Ｐ Ｓ 大气水汽监测站 ）
“ ” 北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估 ０ ０． ７ ６ 期 张朝林等 ： ９ ２ ３
成果 ， 为中国在数 值 预 报 业 务 中 实 现 变 分 同 化 方 法 应用提供了科学基础和技术支持 。 但是 ， 与欧 、 美等 先进国家相比 ， 在变分同化系统的应用水平 （ 尤其是 业务应用 ） 方面 还 存 在 一 定 的 差 距 。 应 用 变 分 同 化 技术 ， 可以通过 大 气 监 测 系 统 数 值 试 验 （ ） ， 对 Ｏ Ｓ Ｅ ｓ 已有大气监测网中各种类型的气象资料进行影响评 估， 国外在这一方面的研究已有较大的发展
［ ２］
式 对 ＭＭ ／ＷＲ （ 利用 ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡ Ｒ 系 统 的 支 持； ２） ２ ０ ０ ０ 年 ７ 月 １～３ １ 日 ＭＭ ５ Ｖ ３． ６模式在每一模式 日相同 时 刻 的 ２ 采用美 ４ｈ 预 报 与 １ ２ｈ 预 报 输 出 ，
［］ 国 ＮＭＣ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 计 算 方 案７ 求 气 候 意 义 上 的 ３ Ｄ ＶＡＲ 背景场协方差矩阵 ， ＭＭ ５初始边界条件用
， 为开
展大气监测网络建设提供了非常有实际意义的科学 ／ 参 考 。 在 中 国 ，近 年 来 开 展 过 利 用 美 国 Ｐ Ｓ Ｕ 通过进行多 Ｎ Ｃ ＡＲ 的 ＭＭ ５ Ｖ ２ 中尺度非 静 力 模 式 ， 分析北京地区重要天气系统发 个例数值对比试验 ， 生发展对站点大气 风 场 垂 直 分 布 特 征 的 敏 感 度 ， 进 而评估北京地区风廓线仪观测网布设方案的数值研 究
范水勇 仲跻芹
（ 中国气象局北京城市气象研究所 ， 北京 ， ） １ ０ ０ ０ ８ ９
摘 要
， 文 中 利 用 ＭＭ ／ＷＲ ０ ０ ０ 年 ７ 月 ４～５ 日北京地区的一次特大暴雨过程 （ ２ ４ｈ 降水量达 ２ ４ ０ｍｍ） ５ Ｆ三维 针对 ２ 对此次特 大 暴 雨 过 程 中 的 各 种 气 象 监 测 资 料 （ 地基 Ｇ 常规探 变分系统和 ＭＭ ５ 非静力模式 ， Ｐ Ｓ大 气 柱 水 汽 含 量、 空、 高空测风 、 地面常规观测和地面自动气象站 ） 的 同 化 作 用 通 过 观 测 系 统 数 值 试 验 进 行 了 评 估。结 果 表 明： 与传 ／ＷＲ 统的客观分析方案相比较 ， ＭＭ ５ Ｆ 三维变分同化系统可直接引入非常规地基 Ｇ Ｐ Ｓ 大气柱水汽含量 监 测 资 料 ， 提供更好的大气初始分析场 。 在三维变分同化方案下 ， 各种大气监测资料均对改 进 此 次 特 大 暴 雨 模 拟 有 不 同 程 度 其中 ， 常规探空和高空测风监测资料对改进预报结果的影响最大 ， 地面常 规 观 测 和 地 面 自 动 气 象 站 观 测 资 的贡献 ， 地基 Ｇ 可很好地改善模式大气的分 料作用次之 ， Ｐ Ｓ 大气柱水汽含量资料在与其他大气监测资 料 相 互 优 势 互 补 后 ， 析质量 ， 通过三维变分同化技术在区域数值天气预报模式初始场 中 引 入 地 基 Ｇ 使此次强 Ｐ Ｓ大气水汽监测网资料， 降 水个例的 ６ｈ 和 ２ ４ｈ 测站降水预报的 Ｔ Ｓ 评分值在 １， ５， １ ０ 和２ ０ｍｍ 预报检验阈值下分别提高了 １％ ～８％ 。 研 究结果对利用三维变分数值系统 ， 评估气象监测网资料在改进高影响天气事件预报中的作用有借鉴意义 。 关键词 ：三维变分资料同化 ， 全球定位系统 ， 暴雨 ， 观测系统试验 ， 数值预报 。
三维变分的同 化 分 析 结 果 作 进 一 步 的 更 新 ；（ 根 ３） 据 北 京 及 周 边 地 区 的 气 候 特 征 和 实 际 观 测， 对 ＮＭＣ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 计算方案求出的背景场水平影响特 征尺度作了适当调整 。 ２． ２ 模式简介 数值试验利用 ＭＭ ／ 中尺 ５（ Ｖ ３． ６， Ｐ Ｓ Ｕ Ｕ Ｃ Ａ Ｒ） ［ ８， ９］ 度非静 力 数 值 预 报 模 式 进 行。 具 体 设 计 如 下： 采用非静力平衡 动 力 框 架 ， 预报区域中心为（ ４ ０ ° Ｎ， 。 水平格距 １ 南北向取６ 东 １ １ ６ ° Ｅ） ０ｋ ｍ， ７ 个 格 点， 西向取 ８ 垂直方向为 σ坐标 ， 取２ １ 个格点 ， ３层。时 间积分步长 ３ 。 主 要 物 理 过 程 为： ０ｓ Ｄ ｕ ｄ ｈ ｉ ａｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｐ ｒ ｅ ｌ ｌ积 云 对 流 参 数 化 方 案 ， ｉ ｃ ｅ 显式 降 水 方 案 和 Ｇ 采 ＭＲ ＦＰ Ｂ Ｌ 行星边界层方案 ， Ｄ ｕ ｄ ｈ ｉ ａ云辐射方 案 、 下垫面采用５层土壤参数 用松驰流入流出侧 边 界 ， 化方案 。 ２． ３ 数值试验设计 ２． ３． １ 试验个例 ， 受 ２ ０ ０ ０年７月４日０ ０ 时 ～５ 日 ０ ０时（ ＧＭＴ） ［ ］ ０ 小尺度强对流活动和地形影响 １ ， 同时与较大尺度 北京地区发生 范围内的较弱对流 系 统 叠 加 而 增 强 ， 了一次特大暴雨过程 （ 简称“ 北 京 特 大 暴 雨） ， ０ ０． ７” 北京门头沟自动气 象 站 ２ ４ｈ 降 水 量 高 达 ２ ４ ０ ｍｍ， 资料统计表明这 是 ２ ０ ０ ０年夏季北京最大的一次降 水过程 。 ２． ３． ２ 北京及周边区域内的大气监测网空间分布 图１ 分 别 给 出 了 模 拟 区 域 中 常 规 探 空、 高空测 风、 地面常规观 测 与 自 动 气 象 站 ， 地基 Ｇ Ｐ Ｓ大气水 汽监 测 网 的 空 间 分 布 情 况 。 图 １ 虽 ａ和 图 １ ｂ 表 明， 站距约为 然常规探空和高空 测 风 大 气 监 测 站 较 少 ， 但其空间 分 布 均 匀 ， 能较好地监测模 １ ０ ０～２ ０ ０ｋ ｍ， 拟区 域 中 高 空 大 中 尺 度 天 气 系 统 的 变 化 。 从 图 １ ｃ 可见 ， 地面常规观测与自动气象站监测网在陆地上站 距约为 ２ 具有 很高 的空间 分 布 密 度 （ 尤其 ０～５ ０ｋ ｍ， 是在有自动气象站监测网的北京地区 ）， 其可监测并 提供小尺度天气系统的生消变化信 息 。 同期 进行的 图１ ） 由１ 北京地区地基 Ｇ Ｐ Ｓ 大气水汽监测试验网（ ｄ ０ 个约 ２ 站距的地基站组成 ， 集中分布在北京 ０ ３ ０ｋ ｍ ～ 地区 ， 可有效监测北京上空柱水汽含量变化 。
成为国际上主要发展的新一代数值天气预报初值形 成方 法 。 在 ２ 美国和欧洲等发达国 ０世纪９ ０ 年 代， 家首先在数值预报业务中实现了三维变分同化系统
１］ 的应用 ［ ， 近年来 ， 欧 洲 中 心、 法国和日本等少数国
实现了四维变分 同 化 系 统 在 全 球 和 区 域 天 气 预 家， 报的业务中应用 ， 丹麦和美国等业务部门 ， 也正在发 展自己的四维变 分 同 化 业 务 系 统 。 目 前 ， 中国集中 优势资源 ， 开始在数 值 天 气 预 报 变 分 同 化 方 法 这 一 领域开展系统性的 研 发 工 作 ， 也取得了许多可喜的
气 象 学 报 第６ ３ 卷第 ６ 期 Ｖ ｏ ｌ ． ６ ３，Ｎ ｏ ． ６ ２ ０ ０ ５年 １ ２月 Ａ Ｃ Ｔ Ａ ＭＥ Ｔ Ｅ Ｏ Ｒ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｉ Ｃ ＡＳ Ｉ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｄ ｅ ｃ ｅ ｍ ｂ ｅ ｒ２ ０ ０ ５
“ ” 北京特大暴雨模拟中气象资料 ０ ０ ． ７ 同化作用的评估
张朝林 陈 敏
（ 中国气象局北京城市气象研究所 ， 北京 ， ） １ ０ ０ ０ ８ ９
Ｋ ｕ Ｙ ｉ ｎ Ｈｗ ａ ｇ
（ ，Ｎ ， ＭＭＭ Ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ Ａ Ｒ， Ｐ． Ｏ． Ｂ ｏ ｘ３ ０ ０ ０， Ｂ ｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｒ Ｃ Ｏ， ８ ０ ３ ０ ７－３ ０ ０ ０，ＵＳＡ）
／ＷＲ ２ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡ Ｒ 同化系统简介与数 ＭＭ 值试验方案设计
／犠犚 ２． １ 犕犕 ５ 犉３ 犇 犞 犃 犚 同化系统简介 本研 究 使 用 ＭＭ ／ＷＲ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡＲ 三 维 变 分 同 化系统 ， 是２ ０ ０ ３年６月发布的最新版本（ Ｖ １． ３． ０， ， 较 早 期 版 本 做 了 大 量 改 进 ４５ 。 Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ ０ ３Ｕ Ｃ ＡＲ） 此三维变分同化系统不仅可广泛应用于气象科学研 而且还具有 很 好 的 实 际 应 用 价 值 。 张 昕 和 王 斌 究； 等 曾 对 此 系 统 的 早 期 版 本 ＭＭ ５３ Ｄ ＶＡ Ｒ１． ０系 统进行 过 成 功 的 改 造 移 植 ， 并对１ ９ ９ ８年７月２ ０日 发生在武汉的特大暴雨成功进行了数值模拟 。 本研 究 针 对 北 京 地 区 应 用 和 研 究 需 要， 实现了 ／ＷＲ ＭＭ ５ Ｆ３ Ｄ ＶＡＲ 三 维 变 分 同 化 系 统 的 应 用 移 植 。 并主要进行了以下方面的工作 ： （ ） 对北京及周 １ 常规探 边地区的 地 基 Ｇ Ｐ Ｓ 大 气 柱 水 汽 含 量 资 料、 空、 高空测风 、 地面常规观测和地面自动气象站观测 进行资料预处理开 发 ， 实现了各种大气监测数据格
１ 引 言
与传统的客观分析数值预报初值形成方法相 比， 数值预报变 分 同 化 系 统 具 有 很 多 优 点 。 由 于 其 就能容易地实 无需对大气监测资 料 进 行 预 先 反 演 ， 现对资料的直接同化 。 因此 ， 伴随着卫星 、 雷达等大 气非常规监测技术 的 飞 速 发 展 ， 在非常规气象监测 资料成为人们全面了解和准确预测未来大气运动必 不可少的信息源情 况 下 ， 数值预报变分同化技术已
［ ３］
。 但是 ， 目前利用变分同化技术 ， 分析现有大 气
监测网中各种类型的资料对强天气过程影响的研究 仍有 待 进 一 步 深 入。北 京 申 办 ２ ０ ０ ８年奥运会成功 后， 北京地区将对 大 气 监 测 网 进 行 全 面 的 更 新 或 升 级， 为北京大气监 测 网 络 建 设 提 供 科 学 合 理 的 研 究 已成为一 项 亟 待 解 决 的 问 题 。 本 文 针 对 北 京 成果 ， 地区 ２ ０ ０ ０ 年夏季 降 水 强 度 最 大 的 一 次 特 大 暴 雨 过 程， 利用 ＭＭ ／ＷＲ ５ Ｆ 三维变分系统和 ＭＭ ５ 中尺 度 非静力数值预报模 式 ， 对此次降水过程中的各种大 取得了一些 气监测资料的影响 和 作 用 进 行 了 研 究 ， 初步成果 ， 为开展 北 京 及 周 边 地 区 的 大 气 监 测 网 络 建设提供了科学参考 。
