三维水汽场在临近预报中的应用

对流天气临近预报是灾害性天气预警的重点，数值预报模式和天气雷达回波外推在这个时段的预报都不理想。现有的临近预报系统大多基于天气雷达观测，进行回波的识别、跟踪，并结合地形、下垫面或探空等进行外推，但无法对回波的生消、聚散进行有效预测。对流的发生发展，除了动力、热力条件外，水汽三维空间分布特征是很重要的因素之一。由于观测手段和观测条件的限制，到目前为止，对于实际观测的水汽时空分布对对流的发生发展到底有多大影响，以及水汽场和雷达回波场（雨水和部分云水）是如何配置的知之甚少。本项目旨在利用京津地区布设的高密度GPS水汽层析网，获取高时空分辨率（6分钟时间间隔，5公里左右空间间隔）的三维水汽场，应用实际观测数据研究水汽场与对流天气发生、发展、消亡之间的关系，探索水汽观测资料在临近预报中的应用潜力,探讨提高临近预报和短时预报之间断层1~3小时预报准确率的科学依据和方法。

对流天气临近预报是灾害性天气预警的重点，现有的临近预报系统大多基于天气雷达观测，进行回波的识别、跟踪，并结合地形、下垫面或探空等进行外推，但无法对回波的生消、聚散进行有效预测。对流的发生发展，除了动力、热力条件外，水汽三维空间分布特征是很重要的因素之一。由于观测手段和观测条件的限制，到目前为止，对于实际观测的水汽时空分布对对流的发生发展到底有多大影响，以及水汽场和雷达回波场（雨水和部分云水）是如何配置的知之甚少。本项目通过收集、总结典型暴雨个例，利用京津地区布设的高密度GPS水汽层析网和天气雷达、风廓线雷达，获取高时空分辨率的三维水汽场以及雷达站点处的螺旋度等，研究了水汽、动力等与对流天气发生、发展、消亡之间的关系，具体包括：.1、.利用气象公益行业专项在天津布设的高密度GPS网，建立基于蒙特卡罗方法的三维水汽层析系统，并利用探空、微波辐射计等对该系统进行了敏感性试验、检验和评估，取得良好效果；.2、.从水汽的点、面、体等不同角度研究水汽在对流发展过程中的作用。结合天气雷达回波场（云雨水）和三维层析水汽场（气态水）分析2011年的几次暴雨过程，直观揭示出水汽在新生单体生成和对流发展过程中的重要作用；.3、.在收集大量典型暴雨、强对流个例基础上，总结了暴雨预报在水汽、动力和能量等方面的判据，丰富了短时临近预报的手段和方法；.在基金支持下，本项目还开展了COSMIC掩星水汽数据产品的质量检验和应用研究，发现在低纬度地区上对流层存在的逆湿现象。.项目执行期间共发表文章8篇，其中SCI2篇，参加国际会议4人次，培养一名博士和一名硕士研究生。