多普勒雷达降水反演及其与改进的区域气候模式RIEMS的同化研究

邵月红

南京信息工程大学应用水文气象研究院,江苏南京210044

在前人构建的陆面水文过程模型 TOPX和区域气候模式RIEMS的耦合模式的框架基础上,针对耦合模式中RIEMS对降水和蒸散发的模拟精度较低,RIEMS和TOPX模式之间尺度不匹配等进行研究,结果如下:

(1)多普勒雷达资料的定量估测降水方面。首先,获取研究区最佳的雷达反射率-雨强(Z-I)关系。选择改进的最佳窗概率配对法(WPMM)、遗传算法(GA)和最优化法(OM)分别建立研究区的Z-I关系,并对其精度进行评估。结果表明WPMM最优。因此选取WPMM作为该研究区域的最佳Z-I关系。第二,通过雷达雨量计联合校正法得到较高精度的面降雨量。在最佳Z-I关系的基础上,采用雷达雨量计联合校正法来进一步提高雷达定量估测降水的精度,获取高精度的面雨量。采用平均校准法、最优插值法、卡尔曼滤波法、变分法、卡尔曼变分法和卡尔曼最优插值法六种雷达雨量计联合校准法来进行雷达定量估测降水研究。结果表明:在站点的估测和空间分布上,卡尔曼最优插值法得到的降水量与观测值(观测场)最接近,受阈值的影响轻微,相对稳定,平均相对误差最低,估测精度最高。

(2)基于集合卡尔曼滤波(EnKF)同化算法和RIEMS的降水数据同化方案。利用EnKF以RIEMS为模型算子,雷达为观测算子发展估算区域降水量的同化方案,同化雷达反演降水信息,并测试了随机扰动矩阵不同方差和集合样本大小对同化降水量的影响,通过临沂流域6个实测站点的降水进行验证。……