多种观测资料综合反演中尺度对流系统云参数及其对数值模拟的影响

云与环境大气有密切关系，获得中尺度对流云的三维结构以及环境大气要素的分布将有助于理解中尺度对流系统发生、发展的内部物理机制。不同的观测资料具有不同的观测特性，已有大量研究证实了不同波段的遥感资料对反演特定的云结构参数有明显的效果。数值模式结合了现代物理学对大气和云的认识，可以对云三维结构场进行大致的模拟，但模拟结果与观测还有一定的差距。本项目将结合变分同化方案和中尺度模式，研究如何综合利用大量常规、非常规资料（例如卫星、雷达等）获取对流系统云参数三维结构，分析不同中尺度对流系统云内部的动、热力学参数对不同观测资料的敏感性，研究中尺度对流系统的演变机理。

华南地区中尺度对流天气系统活动十分频繁，研究对流云的发生、发展和结构对国民经济有重要的意义，雷暴、冰雹和暴雨等灾害性天气与对流云的猛烈发展有关。然而不同中尺度对流系统（暴雨和强对流天气）具有不同云结构（云参数和云物理过程），准确描述中尺度对流系统云的三维结构对于进一步理解大气系统内部的相互作用机制有非常重要的意义。新型观测工具和观测网的建立，对中尺度对流系统的研究和预报起到了关键的作用。考虑到三维云结构的复杂性以及云与大气动、热力过程有着密切的关系，依靠单一的观测资料很难对对流云的三维结构进行细致的描述。本项目结合变分同化方案和中尺度模式，研究如何综合利用大量常规、非常规资料（例如卫星、雷达等）获取对流系统云参数三维结构，分析不同中尺度对流系统云内部的动、热力学参数对不同观测资料的敏感性，研究中尺度对流系统的演变机理。..本项目的主要研究工作包括：1、开展了多种观测资料综合反演云参数的研究工作并进行了评估；2、分析不同中尺度对流系统云内部的动、热力学参数对不同观测资料的敏感性，研究中尺度对流系统的演变机理；3、不同中尺度对流系统云三维结构特征分析。..经过三年的研究，取得了以下成果：1、建立了综合同化雷达、卫星、地面自动站、探空、飞机等多种观测资料的Partial Cycle同化系统，利用数值模式和观测资料综合反演云参数结构。针对雷达、卫星等资料的应用方案进行了具体分析。2、针对华南地区的典型对流过程个例，分析了数值模式加入云参数后对数值模拟的影响，研究了其中的机理。3、在国内核心期刊发表论文6篇（其中2篇SCI，会议论文1篇）。参加国内技术交流会议，获得2012年全国卫星应用技术交流会优秀论文奖。..本项目的完成推动了卫星、雷达等多种观测资料在华南地区循环同化中的应用，对流天气系统三维云参数的反演技术为强对流天气系统的短时临近预报提供了技术支撑，针对数值模式的明感性研究表明，初始场云参数有利于减小模式的“spin-up”问题，改进对流过程的数值模拟。