数值天气预报是现代天气预报的重要手段,中尺度模式MM5在很多气象台得到了广泛应用,随着中国多普勒天气雷达的普及,如何在数值预报模式中使用雷达资料以提高对中小尺度天气现象的预报准确率是摆在广大气象工作者面前的一个重要课题.四维变分同化方法作为一种提高数值天气预报的有效方法受到国内外专家的广泛关注,其重要特点是一个时次的数据可以影响到它以前时间的分析结果,因此不但可以为数值预报模式提供初始场,而且可以对观测资料不足的地区加以弥补.该文的工作就是多普勒雷达资料在MM5模式中的四维变分同化试验.文中首先在利用模拟风场比较各种雷达资料反演方法的优缺点后,选择变分分析法从雷达资料中反演风场,并根据雷达回波强度得到湿度场.接着介绍了气象资料同化的发展历史及主要方法,并重点强调了四维变分同化理论.然后详细阐述了该文同化试验所用的MM5四维变分同化系统中构造伴随模式的基本方法-伴随码技术以及伴随模式中目标函数的构造,及其权重、尺度因子、下降算法的选取.最后把雷达风场和雷达湿度场同化到MM5四维变分同化系统中.同化试验结果表明:同化空间分辨率很高的雷达风场后,能改善中小尺度降水的预报效果,并且能够得到常规观测资料所不能得到的中小尺度信息,对分析中小尺度系统结构具有重要意义;同化雷达湿度场效果不明显,可能与降水类型和同化时刻有关;而直接在初始时刻加入雷达湿度场,补充了常规资料在反映中小尺度系统方面的不足,增强了初始场中的水汽,有利于降水量的增加;同时同化雷达风场和雷达湿度场的试验表明,水汽的输送和局地的水汽辐合对于产生特大暴雨的贡献远大于仅有高湿中心的贡献.该文的试验结果还表明:要想提高客观定量的模式降水预报,仅有一个成熟的中尺度模式是不够的,资料的时空精度至关重要,而多普勒天气雷达资料在中尺度模式中的四维变分同化是解决资料时空精度问题的有效手段.