区域气候模式研究进展

全面回顾了区域气候模式的分类、发展和最新研究动态，指出区域气候模式研究有了长足的发展，其中重要的有：加入雪盖、土壤水等作用的陆面过程，全球模式与区域细网格模式的嵌套由一维发展到三维，由一层发展到多层，发展了更加合理的参数化方案；但也存在许多不足，模式提供的植被资料与实情相差很大，对于沙漠地区的植被盖度的算法不尽合理，对次网格地形及对其湍流通量输送过程的刻画不够细致等。因此，建议利用遥感手段采用非线性方法(如分形等)对遥感资料施行反演，进行多尺度的双向模式嵌套。     

臭氧卫星观测资料同化系统构建及其试验研究

为检验臭氧卫星资料同化对臭氧分析场和预报场的影响,基于集合平方根滤波(ENSRF)理论,结合通用地球系统模式(CESM),构建了CESM-ENSRF同化预报系统。系统构建过程考虑了卡尔曼滤波同化中的关键问题:利用全场随机扰动对初始场加扰,结合一般协方差膨胀和松弛协方差膨胀方法实现协方差膨胀,使用五阶距离相关函数进行协方差局地化。将构建的系统用于微波临边探测器(MLS)臭氧廓线数据的同化,分析臭氧卫星资料同化对模式预报的影响。结果表明:构建的CESM-ENSRF同化系统有效实现了臭氧资料同化,臭氧卫星资料同化对臭氧分析场和预报场精度有较大改进。     

0-10 KM TEMPERATURE AND HUMIDITY PROFILES RETRIEVAL FROM GROUND-BASED MICROWAVE RADIOMETER

Deviation exists between measured and simulated microwave radiometer sounding data. The bias results in low-accuracy atmospheric temperature and humidity profiles simulated by Back Propagation artificial neural network models. This paper evaluated a retrieving atmospheric temperature and humidity profiles method by adopting an input data adjustment-based Back Propagation artificial neural networks model. First, the sounding data acquired at a Nanjing meteorological site in June 2014 are inputted into the MonoRTM Radiative transfer model to simulate atmospheric downwelling radiance at the 22 spectral channels from 22.234GHz to 58.8GHz, and we performed a comparison and analysis of the real observed data; an adjustment model for the measured microwave radiometer sounding data was built. Second, we simulated the sounding data of the 22 channels using the sounding data acquired at the site from 2011 to 2013. Based on the simulated rightness temperature data and the sounding data, BP neural network-based models were trained for the retrieval of atmospheric temperature, water vapor density and relative humidity profiles. Finally, we applied the adjustment model to the microwave radiometer sounding data collected in July 2014, generating the corrected data. After that, we inputted the corrected data into the BP neural network regression model to predict the atmospheric temperature, vapor density and relative humidity profile at 58 high levels from 0 to 10 km. We evaluated our model’s effect by comparing its output with the real measured data and the microwave radiometer’s own second-level product. The experiments showed that the inversion model improves atmospheric temperature and humidity profile retrieval accuracy; the atmospheric temperature RMS error is between 1K and 2.0K; the water vapor density’s RMS error is between 0.2 g/m3 and 1.93g/m3; and the relative humidity’s RMS error is between 2.5% and 18.6%.     

卫星气溶胶光学厚度资料同化对灰霾预报改进个例研究

面对日益严峻的大气污染形势,针对卫星气溶胶光学厚度（AOD）资料在灰霾数值预报领域的合理有效利用问题,使用WRF-Chem（WRF coupled with Chemistry）大气化学模式以及GSI（Gridpoint Statistical Interpolation）三维变分同化系统,利用MODIS和FY-3A/MERSI AOD资料,对一次灰霾天气过程进行了同化预报试验。试验结果显示,同化卫星AOD资料有效改善了模式初始场,MODIS和MERSI同化试验分别在AOD分析场的中心强度和空间分布各具优势,且对PM_2.5和PM₁₀的后续预报改进明显;从统计分析上看,同化试验的预报效果整体上好于控制试验,同化试验中PM_2.5和PM₁₀预报值的平均值、中值、平均偏差、均方根误差等指标均明显优于控制试验,且MODIS和MERSI同化试验分别在PM_2.5和PM₁₀预报统计结果中体现出了优势;卫星AOD资料同化能明显降低污染事件的空报率和漏报率,提高预报的TS评分和ETS评分。不同卫星AOD资料的差异对分析场中AOD的分布和强度产生了相应影响,进而影响了模式的灰霾预报效果;本次试验中,MODIS和MERSI AOD同化试验分别在PM_2.5和PM₁₀预报的评分上表现更佳。结果表明,卫星AOD资料同化对数值预报产生了积极的效果。      

气象卫星应用效益评估方法及其应用

气象卫星作为重要的气象基础设施具有投入大且潜在效益巨大的特点,开展气象卫星应用效益评估不仅是国家公共资源配置的需要,更是气象卫星系统提高应用效能的需要。参考气象服务和卫星应用效益评估方法,尝试提出适合中国的气象卫星应用效益评估框架。气象卫星应用的总体效益包括通过气象服务间接产生的效益和直接应用产生的效益两部分。前者是气象服务效益中气象卫星应用的贡献,采用专家评估的方法估算;后者是用户直接应用气象卫星数据产生的效益,采用定量与定性相结合的方法综合估算。本文提出的效益评估方法框架估算得到中国2012年气象卫星应用效益值达335.5至846.6亿元人民币。通过比较中、美、欧气象卫星应用效益值发现,欧盟最高而中美较为接近,而成本效益比方面中国高于欧盟。引起评估结果差异的主要原因之一是缺乏国际公认的评估方法框架。未来仍需加强气象卫星效益评估领域的国际合作,借鉴先进经验提高风云气象应用效能,同时也可凝聚国际公认贡献中国智慧。     

风云三号A星大气探测资料数据在欧洲中期天气预报中心的初步评价与同化研究

风云三号气象卫星（FY-3）是我国第二代极轨气象卫星的首发星,大部分仪器是第一次装载.11个仪器[1]中有4个大气探测仪器是数值天气预报同化直接关注的仪器,即,三个大气垂直探测仪器（微波温度计MWTS,类似于微波温度探测器MSU或AMSU-A;微波湿度计MWHS,类似于微波湿度探测器AMSU-B或MHS;红外分光计IRAS,类似于高分辨率红外探测器HIRS）和一个微波成像仪MWRI（类似于微波扫描辐射计AMSR-E）.     

基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方低温雨雪冰冻灾害的暴雪监测研究

2008年1月中国南方地区遭受了严重的低温雨雪冰冻灾害, 地面常规观测、地面雷达观测等气象监测手段因受冰雪灾害的影响, 未能提供全面及时的雪情信息. 为了补充雪情数据, 国家卫星气象中心采用区域ATOVS卫星遥感数据和NCEP预报数据, 利用与美国NCAR合作开发的WRF三维变分预报/同化系统(其中陆面子过程选用NOAH方案), 建立了基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方低温雨雪冰冻灾害的暴雪监测系统, 提供了暴雪灾害时段内每6 h一次的雪水当量演化分布数据. 本文系统阐述了基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方特大暴雪灾害监测方案, 并对比分析了同化前、后模拟结果与观测资料的吻合度. 研究表明: 同化后的分析场能更好地反映此次强降雪过程的天气特征, 雪深的计算精度较同化前有明显改进, 从而验证了基于区域ATOVS数据同化的雪情监测方案的可行性. 该研究不仅为暴雪天气灾害应急服务提供了及时准确的雪情空间分布和演变信息, 也为区域ATOVS数据的应用开辟了新途径.