Page 287 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 李英华等：雷达径向风同化中稀疏化方式对强降水预报的影响 587
出。此次降水过程强度大、 影响范围广、 持续时间
长， 区域内 1257 个自动站累积降雨量超过 50 mm，
其中231个站超过100 mm； 雨带移动过程中多站出
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现小时雨强大于 60 mm·h 的短时强降水， 最大雨
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强为134. 2 mm·h 。
形势场分析表明暴雨是在高空槽东移发展和
副高南撤过程中， 低层气旋式切变加强并逐渐形成
的中尺度涡旋系统直接影响产生的。12 日 08:00 上
游高空槽位于河套地区， 副热带高压 588 dagpm 线
北抬到渤海西岸至河南中部一带， 华北地区受副高
图1 雷达径向风稀疏化示意图 边缘暖湿偏南气流影响， 偏南风低空急流位于山东
圆点为质量控制后的径向风观测值， R为径向间距、 Ф为方位角间
中西部地区［图 2（a）］； 随着高空槽东移并持续加
隔， 均称为稀疏化单元格分辨率， 文中也称为SO的分辨率
强， 副高缓慢南撤， 高层西南风风速加大， 低空低
Fig. 1 Schematic illustration of radial wind thinning. The dots
涡及切变往北推进， 前侧偏南风和东风的切变辐合
represent radial wind observations which have been subjected
to quality control. R is the range bin spacing， Φ is the azi‐ 加强， 至 20:00 移动至河北保定地区， 东南急流达
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muthal averaging， Both are referred to as sparse cell resolu‐ 到 16 m·s ［图 2（b）］。地面华北地区受低压倒槽控
tion， also known as SO grid resolution in the paper 制， 槽内风场辐合区形成的中尺度涡旋系统北上演
变 过 程 中 受 东 侧 偏 东 风 辐 合 的 影 响 再 次 加 强 ，
（4） 单元格质量控制。剔除标准差超过所有
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20:00 涡度达到 12×10 s ［图 2（c）］， 随后分裂为两
bin标准差平均值两倍的bin。
个中心分别影响北京和天津。
（5） 创建超级观测数据。对 bin 内所剩观测求
3. 2 同化试验
平均， 得到稀疏化后的观测， 称之为径向风SO。
本文采用 GSI-3DVAR V3. 7（Gridpoint Statisti‐
对每个仰角均重复上述操作， 从而完成雷达一
cal Interpolation）和 WRF4. 2. 1（Weather Research
个体扫观测数据的稀疏化。
and Forecasting）进行资料同化和数值模拟试验。模
3 暴雨个例与同化试验 式设置两重单向嵌套， 中心为 39. 5°N， 117°E， 水
平分辨率分别为 9 km 和 3 km， 东西向和南北向的
3. 1 暴雨个例
格点数为 421×361、 592×496， 模式层顶为 50 hPa，
2020年8月12 -13日华北地区发生了一次暴雨
垂直分为 51层， 采用混合垂直坐标， 初始场和侧边
天气过程。12 日 05:00（北京时， 下同）降水开始影 界使用 GFS（Global Forecast System）模式提供的逐
响河北南部并向北发展， 移动过程中降水强度阶段 3 h 的 0. 5°×0. 5°的预报场。研究中采用 WSM6 微
性减弱， 16:00降水在河北中部再次加强， 并逐渐分 物理方案、 RRTMG 长波/短波辐射传输方案、 YSU
裂为两个降水中心， 分别向北影响北京和向东北影 边界层方案、 修正的 Monin-Obukhov 近地层方案和
响天津， 13 日 08:00 降水减弱自河北东北部地区移 Noah 陆面方案， 9 km 区域采用 Kain-Fritsch 积云参

图2 2020年8月12日08:00 （a）和20:00 （b）位势高度场（等值线， 单位： dagpm）与风场（风羽， 单位： m·s ， 阴影为低空
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急流）及20:00流场与涡度（阴影， 单位： ×10 s ） （c）
Fig. 2 The geopotential height （contour lines， unit： dagpm） and wind field （barb， unit： m·s ， shading is low-level jet stream）
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at 08:00 （a） and 20:00 （b）， the flow field and vorticity （shading， unit： ×10 s ） at 20:00 （c） on August 12， 2020