闪电定位网资料同化技术研究

闪电定位网资料能够详细给出对流云所产生的对地放电（地闪）的时间、位置、数量、极性和强度等信息，和强对流活动有很强的相关性，从探测范围和时空分辨率都要高于天气雷达，可作为雷达资料的补充很好的用于精细化天气预报的初始化过程，进一步提高模式初始场中的对流活动信息的准确性，预期会提高强对流天气预报的准确性，然而目前相关性工作开展的较少。本项目将首先分析闪电定位网资料（频数）和雷达回波及降水之间的关系，并在此基础上对国际上已有的一些闪电资料和雷达回波强度（或云内粒子含量或对流降水率）的定量关系进行本地化订正，以此将闪电资料和模式变量建立联系，然后开展闪电资料的3维复杂云分析、EnKF和SVD-En3DVar（基于集合和SVD技术的3DVar）同化方法的研究，提高强对流天气短时临近预报效果,填补我国在闪电资料同化研究方面的薄弱，同时为进一步开展闪电资料同化研究及业务应用提供科学基础和理论依据。

闪电资料同化所面临的难点在于它的观测量不是模式变量，这就需要在同化前将它与某种模式变量（或诊断量）建立联系。本项目将闪电转换成3维代理雷达回波和代理相对湿度。首先，将闪电转换的代理雷达回波分别用云分析、物理初始化（PI）、3DVAR 、EnSRF 和SVD-En3DVAR方法进行同化。.使用GSI云分析去同化代理雷达回波。试验结果显示闪电转换的代理雷达回波和观测的雷达回波具有很高的相关性。同化试验预报的雷达回波比不同化的试验预报的更接近观测的回波，该正效果能保持6小时左右。同化闪电资料能很明显改进短时降水预报，但是强度偏强。.用WRF-3DVAR同化代理的雷达回波能调整初始场对流系统的结构，同化结果显示能明显改进雷达回波的预报，特别是前6小时。6小时累计降水也明显得到改进。.用物理初始化方法根据代理雷达回波调整模式初始场的垂直速度、比湿和云水含量。同化结果显示同化闪电资料后对流系统的预报能得到改善，特别是在前3小时。通过多次循环同化能更进一步改进预报准确性。.用EnSRF和SVD-En3DVAR同化闪电转换的代理雷达回波也能改进降水预报，但正效果时效比较短，远远不如3DVAR和云分析同化的效果。. 最后，用WRF-3DVAR进行了同化闪电转换的代理相对湿度试验，并进行了一系列试验。结果显示同化后能明显改进回波和降水预报，该正效果能维持几小时。预报的降水落区和强度都和观测接近。.本项目取得了一定成果，特别是云分析和3DVAR同化闪电转换的代理雷达回波效果最好，为在业务上实现闪电资料同化提供了一定的参考。