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X波段和S波段雷达资料协同同化对热带气旋苏拉（2023）预报改进

台风；资料同化,X波段雷达

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.26 台风观测、机理与预报

X波段相控阵雷达(简称XPAR)是一种可用于探测恶劣天气精细结构的、具有应用前景的新型仪器。然而，同化该种雷达观测数据对热带气旋(简称TC)的影响目前尚不明确。本研究以2023年第9号台风苏拉(2023)为研究对象，基于中国气象科学研究院开发的台风快速更新短临预报系统(TRANS)，采用集合卡尔曼滤波方法，成功同化了XPAR径向风资料，并评估了XPAR径向风数据单独同化及其与S波段多普勒雷达(简称S波段雷达)组网观测的径向风数据同化对苏拉路径、强度、结构及降水预报的影响，最后分析了不同高度XPAR数据对苏拉预报的贡献。结果表明，单独同化XPAR径向风数据对模拟TC的强度误差减小量最大可达6.4 m/s，相较仅同化S波段雷达观测资料更准确预报了苏拉的强度、内核区结构及100 mm以上的9小时累积降水。与以1小时为同化频率的XPAR径向风数据同化相比，以10分钟为同化频率的XPAR资料同化具有更高的强度和内核区眼墙结构的预报准确性。同化S波段雷达与XPAR组网数据较单独同化XPAR和S波段雷达数据分别额外提升23.4%与102.5%的强度预报技巧，显著改善了苏拉内核区和外围雨带结构，并提高了25~100 mm累积降水的预报准确性。在同化S波段雷达数据的基础上，同化高度在4 km以下的低层XPAR数据通过增强模拟TC的低层风场从而增强TC强度，而同化位于4 km以上的高层XPAR数据通过增强高层暖心间接增强TC强度。随着模式积分时间延长，高层数据对TC强度的影响逐渐减弱，而低层数据对TC强度的影响逐渐增强，并在预报中后期影响模拟TC整层的水平风场和气压场。可见，XPAR的低层补盲能力有效填补了S波段雷达低层观测盲区，是进一步提升苏拉预报准确性的关键，为近海TC精细化预报提供了新途径。