闪电模拟是短期数值天气预报的需要

主讲人:Amanda Back (NOAA)

时间:2024年3月28日下午3点

101年工人

文摘:

快速更新分析和预报系统是第一个每小时更新的系统 全球数值天气预报能力. 自2014年以来，高分辨率 快速刷新(HRRR)提供了每小时近实时的分析和预测 以3公里的水平分辨率在连续的联合上空观测，提前两天 州. 该模型的“允许对流”比例可以实现更高的保真度 processes including cloud physics, convection, and storm rotation; however, the fine 明确的雷暴电气化所需的空间和时间尺度仍然存在 由于操作及时性要求，无法到达. 以满足闪电的需要 预测，模型缺乏明确的电气化方案诊断的威胁使用 运动学(e)的组合.g.如上升气流)和微物理(如上升气流).g.(冰水流星) 与电荷积聚有关的模型场. 然而，这些代理在……方面缺乏准确性 同一风暴的位置和强度与雷达反射率预报的比较.

除了构成HRRR可以预测的危险之外，闪电经常发生在旁边 龙卷风，山洪暴发，冰雹，不像这些可以直接远程观测 感觉. 远程地面射频网络和地球同步闪电绘图仪 GOES-R卫星上的光学传感器探测到观测稀疏区域的闪电. 因此，给定一个鲁棒的，理论上可靠的，模型模拟的闪电场，闪电 观测值可以用作“真实”数据集，用来评估HRRR的模拟 雷电的技能，以及推断雷电带来的其他危害的技能 关联.

HRRR的预测能力不仅归功于更好地解决了流程，还归功于 使用新的观测数据. 与初始化2的系统相比 或每天运行四次预报，每小时更新的快速刷新系统增加价值 通过同化频繁更新的观测资料，包括测量 来自飞机和气象雷达. 这些资源比美国大部分地区丰富，但缺乏 覆盖大面积水域，复杂地形(用于气象雷达)，以及 在这个国家以外的很多地方. 闪电探测提供独特的风暴相关 这些地区的信息，而是用闪电数据初始化天气模型 同样需要定义雷电探测和模型之间的关系 变量. 目前运行的快速刷新系统接收闪电探测 通过与雷达反射率的纯经验关系， 而由俄克拉荷马大学首创的一种方法则与卫星探测有关 下一代原型机中包含了闪电范围密度与霰质量之比 快速更新预报系统，该系统将在大陆尺度上以3公里的水平分辨率运行 域.. 虽然这些方法总体上是有益的，但也有一定的缺点和不足 limitations; the assimilation of lightning data into convection-allowing models is 这是一个活跃的研究领域，但仍有许多悬而未决的问题.