文章出自Use of NWP for Nowcasting Convective Precipitation: Recent Progress and Challenges 主要討論了近年來臨近預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，從模式分辨率降低拉庶，快速循環(huán)的系統(tǒng)，高時(shí)間分辨率短臨資料同化問題入手轩缤。
- 開篇就介紹了一篇寫于1998年的雷達(dá)資料同化的經(jīng)典綜述孽惰，由Wilson et al所寫轨淌。
- 給出了短臨的定義：關(guān)注0-6小時(shí)的預(yù)報(bào)結(jié)果，尤其是對(duì)流降水預(yù)報(bào)結(jié)果州袒。
- 近年來短臨預(yù)報(bào)技巧的提高主要仰仗與模式分辨率的提高揭绑，級(jí)高時(shí)間密度的資料同化。
- 同時(shí)這也使得其他的領(lǐng)域的短臨預(yù)報(bào)技巧得以提高（非降水）郎哭。
介紹數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)在短臨時(shí)期的應(yīng)用概況
將傳統(tǒng)雷達(dá)資料應(yīng)用分為兩類：
- 簡(jiǎn)單的外推雷達(dá)反射率回波應(yīng)用他匪。
- 引入一套較復(fù)雜的監(jiān)督系統(tǒng)（主要考慮了初始條件及耗散條件）來進(jìn)行外推。
之后由Radhakrishna et al. (2012)指出夸研，這種傳統(tǒng)外推的極限預(yù)報(bào)時(shí)長大概是2小時(shí)（250km的系統(tǒng)尺度）邦蜜。
指出短臨預(yù)報(bào)技巧提高的個(gè)方向是將外推與模式預(yù)報(bào)結(jié)果融合，提到Sokol and Zacharov (2012) 亥至，使用nudging方案成功的例子悼沈。
介紹高分辨率快速循環(huán)系統(tǒng)
- 首先說明隨著模式分辨率的提高（1-4km）贱迟，高分辨率的模式可以不依靠對(duì)流參數(shù)化方案去描述大氣真是的對(duì)流情況了。但是在臨近預(yù)報(bào)方面卻引出了兩個(gè)問題井辆，分別是：
- 從粗到細(xì)的高分辨率模式初始化時(shí)的spin-up問題（典型時(shí)間為3-6小時(shí)）关筒，模式自身的適應(yīng)過程。
- 離開了spin-up時(shí)間杯缺，模式的預(yù)報(bào)能力可以提升蒸播，但是報(bào)出的對(duì)流發(fā)生時(shí)間和強(qiáng)度信息就不準(zhǔn)確了。
——改進(jìn)方式：引入熱啟動(dòng)及數(shù)值濾波初始化（DFI）
對(duì)流尺度的資料同化問題
介紹了幾種應(yīng)用于對(duì)流尺度同化的技術(shù)：
- 基于雷達(dá)反射率觀測(cè)的絕熱初始化萍肆。例子包括：利用反射率資料進(jìn)行絕熱數(shù)值濾波初始化（DDFI）袍榆；用設(shè)定閾值的方式估計(jì)初始場(chǎng)中的相對(duì)濕度Wang et al. 2013a；
- 雷達(dá)資料的變分同化（多指相對(duì)成熟的3D-Var）塘揣。但是直接使用三維變分同化雷達(dá)資料的效果不太理想包雀，因?yàn)樵谟?jì)算代價(jià)函數(shù)的時(shí)候其他的觀測(cè)的貢獻(xiàn)也被平衡的考慮了，一種有效的方式則是先使用絕熱初始化亲铡，再進(jìn)行雷達(dá)資料三維變分同化才写，從而強(qiáng)化雷達(dá)資料信息的整體權(quán)重。例子：Xue et al. 2008與Sun et al. 2012
- 之后提到了4D-Var應(yīng)用于對(duì)流尺度資料同化的必要性奖蔓，因?yàn)樗木S變分可以考慮觀測(cè)資料誤差矩陣隨時(shí)間的變化信息赞草，而這些信息在對(duì)流尺度的數(shù)值預(yù)報(bào)問題中恰恰可以表示很多局地的瞬變過程，如果忽略這些會(huì)帶來很大的預(yù)報(bào)誤差吆鹤。并給出了一些正面例子厨疙，如Sun and Zhang (2008)。這些進(jìn)步主要表現(xiàn)在經(jīng)過四維變分同化的初始場(chǎng)能夠更好的描述低層冷池的結(jié)構(gòu)疑务。但是四維變分存在明顯的業(yè)務(wù)化困難沾凄，主要表現(xiàn)在大計(jì)算量需求和系統(tǒng)開發(fā)維護(hù)成本高。
- EnKF雷達(dá)資料同化技術(shù)知允，一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在如何表示模式的誤差撒蟀，在高度非線性的對(duì)流系統(tǒng)中這種誤差往往是流依賴的。有一些不錯(cuò)的方案温鸽，例如：
- 用一定的方式增大集合成員的協(xié)方差保屯，這樣可以很好的增大集合成員的離散程度。
- 同化物理參數(shù)化方案的不同而產(chǎn)生不同的集合成員Snook et al. (2011)嗤朴。
- 同時(shí)結(jié)果集合同化與三維變分或四維變分技術(shù)的方案叫做Hybrid，它將大尺度集合產(chǎn)品流依賴的背景誤差協(xié)方差引入了三維或四維變分系統(tǒng)框架中從而達(dá)到用少量計(jì)算實(shí)現(xiàn)背景誤差協(xié)方差流依賴的實(shí)現(xiàn)虫溜。實(shí)例見：Li et al.2012
未來展望
作者從三個(gè)方面談了對(duì)之后工作的設(shè)想：
- 對(duì)流降水系統(tǒng)的可預(yù)報(bào)性研究雹姊。Germann et al. (2006)使用雷達(dá)資料從降水系統(tǒng)的尺度及維持出發(fā)，給出了一個(gè)可預(yù)報(bào)區(qū)間的參考值衡楞。此外值得注意 Sun et al. (2012) 在分析雷達(dá)資料對(duì)模式的預(yù)報(bào)影響時(shí)間時(shí)發(fā)現(xiàn)吱雏，存在夜晚啟動(dòng)模式的影響時(shí)間長于白天啟動(dòng)模式的現(xiàn)象敦姻。
- 中尺度觀察系統(tǒng)的研發(fā)∑缧樱可以從新觀測(cè)手段镰惦，新資料的質(zhì)量控制等方面考慮應(yīng)用前景。
- 快速循環(huán)系統(tǒng)及其同化子系統(tǒng)的研發(fā)犬绒。理論方面旺入，可以從減小模式誤差及觀察隨機(jī)誤差，偏差訂正等方面考慮凯力。實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用方面茵瘾，除了更高效的算法研究同化方案研究等等，還可以考慮一小時(shí)以下的更快速度更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)咐鹤。此外還可以設(shè)計(jì)更客觀評(píng)價(jià)模式對(duì)流尺度預(yù)報(bào)技巧的評(píng)分方法拗秘，類似Gilleland et al. 2009所提到的新方法。
