基于GRAPES四维变分的静止轨道微波观测系统模拟试验研究

地球静止轨道微波观测同时具有高频次、大视场和穿透云雨的全天候观测能力,因此中国在规划第二代静止轨道气象卫星“风云四号”系列时已经明确提出对静止轨道微波观测的需求。基于中国候选的50、118、183、380和425 GHz五频段静止轨道微波辐射计载荷方案,开展了地球静止轨道微波观测系统模拟试验,理解其观测时间分辨率、频段选取和观测误差对台风预报的影响。试验基于GRAPES全球四维变分同化系统,同化静止轨道微波模拟观测资料,以2018年台风“玛利亚”和“山竹”为例分析了静止轨道微波资料同化对台风预报的影响。试验结果表明,对于静止轨道微波资料同化应用,提高观测资料的时间分辨率、增加通道数量和降低噪声水平能够有效提升台风数值预报性能。      

太赫兹冰云辐射散射特性研究和探测参数设计

星载被动太赫兹遥感是目前最具潜力的冰云探测手段,而理解冰云参数如何影响太赫兹辐射传输过程,掌握太赫兹频段冰云辐射散射特性是实现高精度太赫兹冰云定量探测的前提,对冰云探测仪器的设计和冰云参数反演也非常重要。基于离散纵标切线性辐射传输模式DOTLRT模拟计算太赫兹频段冰云辐射亮温及其雅可比矩阵,以气象再分析资料FNL为初值驱动中尺度气象研究与预报模式WRF预报得到冰云参数作为DOTLRT模式的输入。通过与星载微波探测仪ATMS的183 GHz频段观测亮温对比验证了模拟太赫兹冰云亮温具有较好的精度,并且表明太赫兹亮温同时受到冰云中的冰粒子和霰粒子的影响,且具有不同的特性。定量分析了冰云中冰、霰两种粒子的特性参数（等效粒径Dme、路径总量IWP、GWP）和观测几何对冰云太赫兹亮温的影响。在综合了太赫兹亮温的敏感性分析、雅可比矩阵的峰值高度分析和痕量气体吸收的基础上,给出了太赫兹冰云探测器的优化探测频段（183 GHz、243 GHz、325 GHz、448 GHz、664 GHz和874 GHz）和观测角度（53°±5°）。冰云散射和辐射特性表明太赫兹冰云探测需要同时考虑冰粒子和霰粒子。提供了...