普勒雷达具有监测陆地上极端降雨过程的能力，但对复杂地形影响气流的分析仍然非常有限。SAMURAI软件基于三维变分（3DVAR）技术和有限元方法来反演降水系统内部运动学和热力学场。这一方法在平坦地形情况下能准确反演三维风场，但在复杂地形情况下结果如何并没有得到验证。研究人员把雷达原始坐标下的伪观测数据作为内边界条件（IBM），应用到该软件中，验证该软件再现地形的强迫和近地表风场的合理性。在该技术中，既不需要把雷达数据插值到笛卡尔坐标上，也不需要在价值函数最小化过程中进行显式物理约束。此外，物理约束被视为伪观测数据，提供了调整边界条件的灵活性。以超强台风灿都（2021）为例，利用全物理模型和该软件进行了一系列敏感性实验（OSSE），包括：Neumann和Dirichlet边界约束的规定强度，复杂地形坡度的平滑度，质量连续性和地形边界算法假设，以及网格间距和高斯递归滤波器的参数设置等，以评估该软件的反演精度和参数设置的影响。OSSE结果表明，弹性边界条件约束的强度会影响整体风场的反演结果，与Neumann边界条件相比，Dirichlet边界条件通常对垂直风的反演有更大的影响。当边界约束与平均地形图坡度大小是同一量级时，可以获得最佳风场反演结果。

　　此外，研究发现复杂地形斜坡的平滑度会影响风场反演结果。对于给定的网格分辨率，坡度过陡的地形图可能会由于无法解析子网格尺度的风而产生错误的反演结果。另一方面，坡度较小的地形可以得到更准确更平滑的风场。

　　对雷达实际观测的分析进一步表明：这一改进的反演技术可以利用雷达观测数据提高对地形降水动力学结构的分析能力。

(a) An example function and its component b-spline amplitudes. The thick black line is a logistic curve, and the dashed colored lines represent each individual b-spline at the nodal points that sum to represent the function. (b) A diagram illustrating the observational data points (green dots), pseudo-observations obtained from the two terrain boundary conditions (red dots and dashed lines), and pseudo-observations obtained from the mass continuity equation (blue cross). The background mesh gridlines represent the output analysis grid spacing.

延伸阅读：https://doi.org/10.1175/JTECH-D-23-0019.1（田静编译）