2 m温度资料在CMA_MESO 3DVAR系统的同化应用

测站与模式地形之间高度的差异是地面观测资料同化需要解决的关键问题。对2 m温度资料(T_2m)的有效同化可以改善CMA_MESO (China Meteorological Administration Mesoscale model)系统的分析和预报技巧。考虑测站与模式地形高度的差异,在CMA_MESO千米尺度三维变分同化(3DVAR)系统构建了T_2m正演同化算子、切线性算子和伴随算子,将T_2m进行分类同化：测站高于模式地形100 m时,T_2m 采用探空温度方式同化,观测误差中另外增加一项地形代表性误差;反之,则采用近地层相似理论同化方案进行同化,且当测站低于模式地形时,T_2m 先由测站订正到模式地形高度2 m处,观测误差中也加入地形代表性误差进行订正。
个例研究结果显示,T_2m观测背景差和分析残差呈高斯分布,分析增量合理;循环同化结束时,T_2m 同化对温度、风场、相对湿度影响明显,低层大于高层,降水落区和强度预报更接近观测。2020年2月2–28日和7月5–20日连续试验结果表明,同化T_2m 后,T_2m和10 m风场分析与预报均方根误差减小,降水ETS评分提高。针对千米尺度CMA_MESO 3DVAR系统建立的这个T_2m同化方案,实现了对T_2m的有效同化,改善了分析与预报效果。