中国气象学会气象青年科技交流会暨2022年青年科学家论坛

目前用于四维变分同化的只有暖雨（MKESSLER）微物理过程，在中高纬度地区，即使是夏季在海拔5000米以上也会小于0℃，暖雨微物理过程和实际情况相差过大，迫切需要包含冰相的微物理过程用于四维变分同化。
对WSM6冷云微物理过程进行了修改，主要包括：采用逻辑函数对条件语句进行修改；对小量相加造成的舍入误差进行处理；对调用函数造成误差累积问题进行处理。针对修改后的WSM6微物理过程过程（以下为了和WSM6进行区别，称为WSM6S）使用自动微分工具TAPENADE生成切线性和伴随代码。
通过WRF模式预报、WRFPLUS检查、WRFDA-4DVAR四维变分同化等，验证了WSM6S微物理过程的正确性。WRF模式使用WSM6和WSM6S两种微物理过程预报的降水基本一致。使用WRPLUS验证了WSM6S切线性和非线性模式一致，切线性模式和伴随模式有12位小数相同。使用WSM6S微物理过程运行WRFDA-4DVAR能够正常完成，未发生错误，和MKESSLER微物理过程运行四维变分同化单点测试进行了比较，q、qc、qr变量增量形态一致，并产生了冰相增量，在高层增加比湿观测时，会对应产生qi增量。
选择了2018年安比台风影响辽宁的一次强降水过程进行了MKESSLER和WSM6S两种微物理过程的四维变分同化个例对比试验。进行了探空观测同化试验，两种方案的降水预报，总体差别不大，使用WSM6S预报的辽宁西部的降水有增强，更接近实况。进行了雷达反射率的同化对比试验，WSM6S优于KESSLER同化方案的结果，但是初期降水仍然过强，需要在雷达反射率观测算子和微物理过程的配合上进一步进行研究。进行了降水同化对比试验，WSM6S明显优于KESSLER同化方案的结果，使用循环同化后效果会进一步提升。

四维变分同化，冷云微物理过程，雷达反射率同化，降水同化