利用EC细网格初始风场辅助分析雷达径向速度图

流觞曲水

       雷达资料可以提供或优化数值预报的初始场，反过来也可根据模式经质量控制和资料同化后的初始场或临近时次的预报场(主要为风场)，来帮助分析某一时次的较复杂的雷达径向速度产品。以南方12月中旬这次南支槽暴雨过程中12月16日20时本地(温州)雷达径向速度资料 (V27号产品：0.5°仰角，半径230km，1km分辨率)，借助欧洲中心细网格初始场的中低层风场资料来分析该时次雷达径向速度所代表的各层风场。实际业务中不少速度图是书本上不常见的，复杂的，我也不是很精通雷达产品分析，就当抛砖引玉了，分析有误请大神指出。
      EC细网格分辨率为0.25°×0.25°，经圈上4个格点为1°，格点之间等间距，1°为111km；纬圈上1°的长度是纬度的函数，20°N圈上1°长104km， 30°N圈上1°长96km，40°N圈上1°长86km，具体可用micaps自带的球面距离计算功能。这里最好用经纬线互相垂直的麦卡托投影或等经纬度投影画。在中纬度地区由于纬圈的长度被放大，以雷达为中心画圆时需扁一些(长轴在纬线上)。由于雷达架设高度和仰角的不同，扫描锥面上925hPa、850hPa、700hPa和500hPa所在的圈距离雷达站的水平距离也不同，根据PUP屏，可在下面看到高度H距离雷达的水平距离。设925hPa高度为750m，850hPa高度为1500m，700hPa高度为3000m，500hPa高度为5500m。再根据这些高度画圈。温州雷达站的海拔高度为734.7m，差不多为925hPa所在的高度，根据PUP屏下方坐标的提示(图1)，得知850hPa、700hPa和500hPa所在的圈距离雷达站的水平距离分别大约为60km、131km和212km。再根据各层距离，用圈画出850hPa(红色圈)、700hPa(黑色圈)和500hPa(蓝色圈)所在区。
图1：12月16日20时温州雷达径向速度图

特殊位置加上风杆：


      图2中红圈为雷达扫描锥面850hPa所在处，即雷达扫面锥面与850hPa等压面的交线。红色风杆为850hPa的，紫色风杆为925hPa的，其中加粗的风杆为杭州、大陈岛、福州和衢州4个探空站该时次该层的实测风，下同。可以看到雷达站以东，从925hPa到850hPa，风向顺转(黑框里)，对应的雷达上0速度线也顺转，而雷达站以西的风向没有什么改变(蓝框里)，对应的雷达上0速度线是直线(图1)。速度图和风场图上都可看到雷达东南侧海上为东北风急流。
图2：EC12月16日20时850hPa初始风场


       图3中黑圈为雷达扫描锥面700hPa所在处，红色风杆为850hPa的，黑色风杆为700hPa的， 风场上一看就会简单认为随高度顺转。该层的风较为复杂，可以看到700hPa较850hPa的风向有了很大改变，北部甚至和850hPa的风向完全相反。西北侧蓝色框中为西南风，东北侧和东南侧在径向上都有朝着雷达的分量(图1)，结合EC风场图可知是东南部的偏南风和东北部的偏东风之间的切变，光看速度图还真很难看出来切变。在西南侧黑框中，径向上有远离雷达的分量，EC初风始场中此处应为偏东风较为合适。觉得该层分析得有点牵强。
图3：EC12月16日20时700hPa初始风场


       图4为500hPa风场，比较简单，是一致的西南风。蓝圈为雷达扫描锥面500hPa所在处，蓝色风杆即500hPa风场，风场中的蓝圈，对应速度图的蓝圈。蓝框为0速度线所在处，西北和东南方各有一个，东南方的0速度线在速度图上没有反应是因为该处回波粒子少。红框处风速在40m/s，风向垂直于圈，又是急流轴，出现了速度模糊。黑框处风在圈的切向上有些分量，风速又比急流轴小，所以没有出现模糊。
图4：EC12月16日20时500hPa初始风场


       从EC中低层初始风场和雷达径向速度图的相互对比中可以发现，欧洲中心资料同化的水平确实很牛。描述相当精确的初始场可以大大提高数值预报的准确率，不知道EC全球模式在资料同化过程中有没有用到各地的雷达资料，也不知道我国的雷达资料是不是全球共享。如果EC只用卫星资料结合稀疏的探空站资料，并把小于探空站空间尺度的中低空切变线精确地反映出来，把细网格风场能描述到如此精细和准确是相当了不起的。欧洲中心的数值预报超级准就是由于他们资料同化的水平超一流，初始场误差大，模式中再怎么精确描述各种物理过程，预报的结果也是不行的。有兴趣的可以对比下其他模式的细网格初始风场。这里用日本细网格(0.5°×0.5°)700hPa风场初始场和EC对比，如图5，日本模式初始风场为红色风杆，EC为黑色风杆。可以看到日本700hPa浙江东部沿海的切变线没有反映出来，陆地和海上都为一致的西南风。
图5：EC和日本12月16日20时700hPa初始风场对比

edwardli

好眼熟的帖子。原先南京的某位大神好像也发过。同样赞一个！~

麻花先生

这是一个好方法，但是数值预报的产品与实况的差异还是不知道哦。

topmad

水水 这是你的原创咩

流觞曲水

topmad 发表于 2013-12-23 11:14

                               
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水水 这是你的原创咩

当然原创啊，idea是职业敏感突然蹦出来的，字是一个一个敲出来的。要不查重哈哈？

流觞曲水

topmad 发表于 2013-12-23 11:14

                               
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水水 这是你的原创咩

还有读了这篇后有了些想法：http://bbs.06climate.com/forum.p ... mp;page=1#pid235746    现在偶然蹦出灵感来验证

5inklbj

700hPa黑框里和雷达数据是矛盾的。雷达数据没QC，QC过应该是出流，EC给的是入流。
PS.温州雷达的数据一般能有这样的话，那数据质量还挺好的啊

topmad

水水yin的一手好文章....

流觞曲水

5inklbj 发表于 2013-12-23 13:43

                               
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700hPa黑框里和雷达数据是矛盾的。雷达数据没QC，QC过应该是出流，EC给的是入流。
PS.温州雷达的数据一般能 ...

在第一张图下面另做了一张图，在0速度线上和东南西北四个方向处加上相应的风杆。

taxueyueming

mark 学习了