强对流天气预报一直都是天气预报工作的一个难题,而闪电与雷暴的动力、微物理过程紧密相关,可以作为对流活动的一个良好指示器,因此近些年来闪电资料的同化研究越来越受到人们的关注。本文首先利用热带降雨测量计划任务卫星(TRMM)的闪电成像仪(LIS)、降水雷达(PR)和微波成像仪(TMI)产品建立了10 km格点尺度上的闪电频数与冰相粒子(云冰、霰和雪)之间的经验公式,然后利用中尺度天气研究和预报模式(WRF)对两次强对流天气过程开展了基于闪电与冰相粒子关系的闪电资料同化试验,并与另一种基于湿度廓线的闪电同化方法进行了对比,得到以下主要结论:(1)由雷达反射率计算的总冰相粒子与闪电的一致性比TMI产品的反演结果更好。在10 km格点尺度上由PR计算的总冰相粒子密度与闪电频数在不同温度层(-10℃~-40℃)上基本呈线性关系,均表现出较好的相关性(大部分相关系数大于0.4),并且系数在陆地和海洋地区变化较小,表明二者之间的关系在陆地和海洋具有一定的普遍性。根据TMI产品中各水成物粒子比例的统计结果可以将PR的总冰相粒子密度转化成各水成物粒子的密度。(2)利用闪电与冰相粒子关系的建立了基于冰相粒子的闪电同化方法,分别对两次强对流天气(1999年5月9日黄淮地区和2010年8月5日江苏省)进行了同化试验。结果表明,闪电资料同化使水汽及地面冷池都获得了调整,水平风场在对流旺盛区域获得了较明显的气旋式增长,更有利于对流的发展,同时也改进了对雷达回波和降水的短时预报(90 min和100 min)。该方法对预报的雷达回波的公平风险评分(ETS)在15~35 dBZ不同阈值下均大于基于湿度廓线的结果(除1999年个例35 dBZ)和控制试验的结果。(3)在2010年个例中,基于冰相粒子的闪电同化方法对降水强度预报过强而基于湿度廓线的闪电同化方法预报较弱,反映了二者对降水的预报还不是很稳定。此外,两种同化方法对模拟结果在空间和时间上的影响也存在明显区别。基于冰相粒子同化在较大温度范围内影响水汽的分布,对于对流活动的启动较快,维持更加持久。而基于湿度廓线的闪电同化影响范围仅限于闪电发生区域和高度层,受到模式模拟效果制约较大,对对流的影响发展较慢且持续时间相对较短。