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在全世界范围内，数据同化正成为提高数值天气预报的重要手段之一，尤其是如何充分利用卫星、雷达等非常规观测资料越来越受到广泛的关注。在我国，梅雨锋中尺度强降水经常会引起长江中下游地区的洪涝灾害，给人民生命财产带来很大的损失，因此利用数据同化技术提高梅雨锋中尺度强降水过程的数值预报水平具有显著的社会意义。
本文利用MM54D-Var系统和2002年长江中下游暴雨野外科学试验获取的非常规观测资料进行了以下几个方面的研究工作：
(1)选择2002年6月22日-23日的梅雨锋中尺度强降水过程，进行了加密探空资料的四维变分同化试验，研究了同化试验对初始场的调整以及同化场对梅雨锋中尺度强降水模拟的影响，并初步探索了不同区域加密探空资料对提高目标降水区预报的可能影响。
从个例研究结果来看，在同化时间窗都为12小时的条件下，使用加密探空观测资料进行三个时刻的数据同化形成的初值明显优于同化两个时刻的观测资料形成的初值。
影响降水预报的敏感区在降水区上游和降水区以南的水汽通道区，如果在这两个区域同时进行加密探空观测，其效果应该是最佳的。
(2)选择2002年6月22日-23日的梅雨锋中尺度强降水过程，进行了实况六小时累积降水资料的四维变分同化试验。
降水资料对同化结果的影响很大，同化场虽然能够使得在同化时间窗内的模拟雨区范围和降水强度较好地和实况逼近，但是在前几个小时内的模拟降水量偏高，同化时间窗结束后的模拟降水明显又偏少。本文设计了一个方案对两个时刻的六小时累积降水资料和多个时刻的NCEP再分析资料进行同化，同化场的模拟结果能够有效地改进对梅雨锋上强对流系统的模拟，很好地再现实况梅雨锋上中β尺度对流系统的发生发展的细致过程。
利用降水资料同化场的模拟结果，本文进行了梅雨锋上强对流系统的中β尺度结构分析以及强对流系统发生发展的机理研究，提出了梅雨锋上中β尺度对流系统发展阶段的概念模型。
(3)在MM54D-Var系统的基础上开发出雷达径向风资料的四维变分同化模块并进行了正确性检验。利用改进后的MM54D-Var系统和宜昌多普勒雷达资料，本文选择2002年7月22日-23日的梅雨锋中尺度强降水过程，进行了雷达径向风资料的四维变分同化试验。最后，本文设计了一个方案，先对一小时累积降水资料进行同化，然后用降水资料的同化场作背景场再进行多普勒雷达径向风资料的四维变分同化，研究了如何同时利用降水资料中的热力场信息和雷达资料中的风场信息的问题。
研究结果表明，雷达径向风资料的同化场加强了对流系统低层100公里左右范围内的风场辐合。同化后的风场具有更明显的中β尺度特征。降水资料的同化场主要通过对温度场和湿度场的调整来影响对强降水的模拟。利用降水资料中的热力场信息和雷达资料的风场信息对数值模式的初始场进行调整后，同化结果能够进一步提高对中尺度强降水的模拟。