ATMS与CrIS卫星辐射资料同化影响青藏高原天气要素预报效果的研究

发布时间：2020-04-30 17:37

【摘要】：利用WRF模式和GSI同化系统同化美国最新一代的ATMS和CrIS卫星资料,探讨卫星辐射资料同化对青藏高原天气要素预报准确性的影响。进行了四组试验模拟,即无资料同化的控制试验(CTRL)和三组同化试验,三组同化试验分别为:只用常规观测资料进行同化(CONV)、常规观测资料和ATMS卫星资料同化(ATMS)、常规观测资料和CrIS卫星资料同化(CRIS)。分析了模式对2015年1月及7月的温度场、相对湿度场和风场的预报能力,除了分析近地表2米处温度场、2米处相对湿度场及10米处风场外,也分析了高地形区域以及低地形区域不同高度层上气象要素的预报能力。ATMS和CRIS同化对青藏高原天气要素的预报效果显示,ATMS同化试验可以有效地增进7月份低地形区域的2m温度场、7月份高地形区域2m相对湿度场以及1月份高地形区域10m风场的F24H (0-24小时)、L24H (24-48小时)预报能力;CRIS同化对1月份高地形区域2m温度场F24H预报、1月份与7月份高地形区域10m风场F24H与L24H预报有改善效果。就垂直分层而言,CRIS同化试验中不管在哪个高度分层都无法有效地改进模式预报能力,ATMS同化试验则对不同分层、不同变量场有着不一样的预报效果影响。资料同化后温度场预报主要的误差来源是系统性误差,而相对湿度场和风场在同化后主要误差是由非系统性误差所造成。整体上ATMS同化试验效果优于CRIS同化试验,同化后对风场预报效果较温度场及相对湿度场要好。此外,对2015年7月青藏高原的降水进行分析,结果表明模式预报的月平均降水在高原的迎风侧有高估且降水带有向北移的现象,而在雨带的南侧存在降水量的低估。此外,雨影效应主要影响降水量级的预测,但主要的降水带依然可以成功预报。模式模拟的F24H和L24H的降水偏差主要高估了降水量,这与以前的研究一致。但是在7月的3-5日,13-16日和22-25日这三次强降水期间,F24H累积降水量被低估。7月3-5日模式中预报的水汽传输量比观测要小,导致模式无法准确预报强降水事件的降水量。将资料同化预报结果与CTRL比较,资料同化可以改善强降水事件的预报,尤其是ATMS更可大幅度改善降水在空间和时间上的变化。总体而言,尽管在高海拔和复杂地形的影响下,卫星资料同化可以提高2015年7月WRF-ARW模式在青藏高原上的预报水平。
【图文】：

２０１５年１月１日０６时常规观测资料站（气压场）分布，（ｃ）被同化的ＡＴＭＳ卫星资料扫描逡逑点分布，以及（ｄ）被同化的ＣｒＩＳ卫星资料扫描点分布。逡逑图２．２表示ＡＴＭＳ和ＣｒＩＳ在０６时经过两阶段质量控制后在同化试验中使用逡逑的资料数量，１月ＡＴＭＳ探测器在３０天内的总观测资料范围在５１８９８到６８６４０逡逑１３逡逑

７０°Ｅ逦８０°Ｅ逦９０°Ｅ逦１００°Ｅ逦１１０°Ｅ逦１２０°Ｅ逦７０°Ｅ逦８０°Ｅ逦９０°Ｅ逦１００°Ｅ逦１１０°Ｅ逦１２０°Ｅ逡逑图２．１模拟区域设置（ａ）及站点和扫描点分布，，模式区域范围和地形高度（阴影），（ｂ）逡逑２０１５年１月１日０６时常规观测资料站（气压场）分布，（ｃ）被同化的ＡＴＭＳ卫星资料扫描逡逑点分布，以及（ｄ）被同化的ＣｒＩＳ卫星资料扫描点分布。逡逑图２．２表示ＡＴＭＳ和ＣｒＩＳ在０６时经过两阶段质量控制后在同化试验中使用逡逑的资料数量，１月ＡＴＭＳ探测器在３０天内的总观测资料范围在５１８９８到６８６４０逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P456

【参考文献】

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6 董佩明;刘健文;刘桂青;黄江平;;ATMS卫星资料的同化应用及与AMSUA/MHS的比较研究[J];热带气象学报;2014年04期

7 张飞民;王澄海;;利用WRF-3DVAR同化常规观测资料对近地层风速预报的改进试验[J];高原气象;2014年03期

8 朱丰;徐国强;李莉;郑晓辉;张胜军;;同化青藏高原地区GPSPW数据对长江中下游地区降水预报的影响评估[J];大气科学;2014年01期

9 王曼;孙绩华;赵韬;李华宏;符睿;王康;;青藏高原东缘GPS水汽资料对暴雨模拟的影响分析[J];高原山地气象研究;2013年04期

10 何由;阳坤;姚檀栋;何杰;;基于WRF模式对青藏高原一次强降水的模拟[J];高原气象;2012年05期

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3 杨春;WRF-EnSRF卫星资料同化系统构建及应用研究[D];南京信息工程大学;2011年

本文编号：2646019