卫星红外辐射资料直接同化容易受到云的影响,大量卫星资料在有云情况下无法直接同化,其原因之一就是初始云结构难以获取,而云结构是同化系统观测算子的重要输入参数,缺乏云的结构信息,观测算子无法模拟有云环境下的亮温。热带地区以及...卫星红外辐射资料直接同化容易受到云的影响,大量卫星资料在有云情况下无法直接同化,其原因之一就是初始云结构难以获取,而云结构是同化系统观测算子的重要输入参数,缺乏云的结构信息,观测算子无法模拟有云环境下的亮温。热带地区以及台风、暴雨等极端天气系统与云密不可分,要改进卫星辐射资料特别是红外资料直接同化的效果,需要获得较高精度的云三维结构。在GRAPES-3DVAR(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统)基础上,结合WRF(Weather Research and Forecasting Model,天气研究和预报模式)对"珍珠"台风云结构的模拟,增加模拟的云参数作为GRAPES-3DVAR同化系统中RTTOV模式(fast radiative transfer model for TOVS,快速辐射传输模式)的输入参数,改进了有云环境下卫星资料直接同化的观测算子,研究了红外辐射资料直接同化的方法,并分析其对"珍珠"台风预报的影响。针对NOAA16(National Oceanic and Atmospheric Administration,美国国家海洋和大气管理局)的HIRS/3(High Resolution Infrared Radiation Sounder,高分辨率红外辐射探测仪3型)第4-8、10、13-19通道辐射亮温的同化试验表明,结合初始云结构信息改进同化系统观测算子,可以将红外辐射资料的观测信息同化到模式之中,改进台风温度、湿度结构,对短时降水预报有正面影响。展开更多
卫星大气探测仪器的正演模拟是卫星资料同化和定量遥感的基础,同CO_2吸收通道相比,目前红外水汽探测通道的亮温正演模拟误差较大。利用国际上通用的TIGR(thermodynamicinitial guess retrieval database)43廓线库作为训练样本,NESDIS(na...卫星大气探测仪器的正演模拟是卫星资料同化和定量遥感的基础,同CO_2吸收通道相比,目前红外水汽探测通道的亮温正演模拟误差较大。利用国际上通用的TIGR(thermodynamicinitial guess retrieval database)43廓线库作为训练样本,NESDIS(national environment satellite,data and information service)35廓线库作为独立检验样本,对水汽廓线按照整层大气水汽总量为阈值进行分组训练,基于RTTOV(radiative transfer for TOVS)模型训练获得风云三号气象卫星红外分光计的正演回归系数并模拟计算观测亮温。以0.045 kg·m^(-2)作阈值进行分组训练为例,结果表明:该方法可有效改进水汽通道亮温的正演精度,特别是对低水汽含量廓线的模拟精度改进比较明显,最大可达0.17 K。进一步分析表明:分组训练方法改进水汽通道辐射模拟精度的原因是提高了水汽光学厚度的计算精度。展开更多
热带地区云的覆盖率高,卫星辐射资料特别是红外通道的数值模拟容易受到云的影响,提高台风等热带天气系统卫星亮温资料的模拟能力,有助于热带地区数值模式的检验以及提高卫星资料直接同化的水平。首先,利用天气研究和预报模式（Weather R...热带地区云的覆盖率高,卫星辐射资料特别是红外通道的数值模拟容易受到云的影响,提高台风等热带天气系统卫星亮温资料的模拟能力,有助于热带地区数值模式的检验以及提高卫星资料直接同化的水平。首先,利用天气研究和预报模式（Weather Research and Forecasting Model,简称WRF）对＂＂珍珠＂＂台风的三维气象场,包括云结构特征,进行了模拟,并诊断分析了总云量、云顶气压等物理量;然后,结合快速辐射传输模式（fast ra-diative transfer model for TOVS,简称RTTOV）8.7版对＂＂珍珠＂＂台风的高分辨率红外辐射探测仪3型（HighResolution Infrared Radiation Sounder,简称HIRS/3）红外辐射亮温进行了模拟,并且比较了有云和无云条件下的模拟结果。结果表明,如果不考虑云的影响,RTTOV模式无法模拟出台风的结构特征;结合三维云特征的模拟量,RTTOV模式可以较好地模拟出HIRS/3第4-10、13-19通道的辐射亮温。加入云结构特征对峰值能量高度在云层以下的红外通道的模拟有正面影响,该方案既可以作为检验模式模拟的一种手段,同时也表明红外资料在热带天气系统的资料同化领域具有潜在的应用能力。展开更多
文摘卫星红外辐射资料直接同化容易受到云的影响,大量卫星资料在有云情况下无法直接同化,其原因之一就是初始云结构难以获取,而云结构是同化系统观测算子的重要输入参数,缺乏云的结构信息,观测算子无法模拟有云环境下的亮温。热带地区以及台风、暴雨等极端天气系统与云密不可分,要改进卫星辐射资料特别是红外资料直接同化的效果,需要获得较高精度的云三维结构。在GRAPES-3DVAR(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统)基础上,结合WRF(Weather Research and Forecasting Model,天气研究和预报模式)对"珍珠"台风云结构的模拟,增加模拟的云参数作为GRAPES-3DVAR同化系统中RTTOV模式(fast radiative transfer model for TOVS,快速辐射传输模式)的输入参数,改进了有云环境下卫星资料直接同化的观测算子,研究了红外辐射资料直接同化的方法,并分析其对"珍珠"台风预报的影响。针对NOAA16(National Oceanic and Atmospheric Administration,美国国家海洋和大气管理局)的HIRS/3(High Resolution Infrared Radiation Sounder,高分辨率红外辐射探测仪3型)第4-8、10、13-19通道辐射亮温的同化试验表明,结合初始云结构信息改进同化系统观测算子,可以将红外辐射资料的观测信息同化到模式之中,改进台风温度、湿度结构,对短时降水预报有正面影响。
文摘卫星大气探测仪器的正演模拟是卫星资料同化和定量遥感的基础,同CO_2吸收通道相比,目前红外水汽探测通道的亮温正演模拟误差较大。利用国际上通用的TIGR(thermodynamicinitial guess retrieval database)43廓线库作为训练样本,NESDIS(national environment satellite,data and information service)35廓线库作为独立检验样本,对水汽廓线按照整层大气水汽总量为阈值进行分组训练,基于RTTOV(radiative transfer for TOVS)模型训练获得风云三号气象卫星红外分光计的正演回归系数并模拟计算观测亮温。以0.045 kg·m^(-2)作阈值进行分组训练为例,结果表明:该方法可有效改进水汽通道亮温的正演精度,特别是对低水汽含量廓线的模拟精度改进比较明显,最大可达0.17 K。进一步分析表明:分组训练方法改进水汽通道辐射模拟精度的原因是提高了水汽光学厚度的计算精度。
文摘热带地区云的覆盖率高,卫星辐射资料特别是红外通道的数值模拟容易受到云的影响,提高台风等热带天气系统卫星亮温资料的模拟能力,有助于热带地区数值模式的检验以及提高卫星资料直接同化的水平。首先,利用天气研究和预报模式（Weather Research and Forecasting Model,简称WRF）对＂＂珍珠＂＂台风的三维气象场,包括云结构特征,进行了模拟,并诊断分析了总云量、云顶气压等物理量;然后,结合快速辐射传输模式（fast ra-diative transfer model for TOVS,简称RTTOV）8.7版对＂＂珍珠＂＂台风的高分辨率红外辐射探测仪3型（HighResolution Infrared Radiation Sounder,简称HIRS/3）红外辐射亮温进行了模拟,并且比较了有云和无云条件下的模拟结果。结果表明,如果不考虑云的影响,RTTOV模式无法模拟出台风的结构特征;结合三维云特征的模拟量,RTTOV模式可以较好地模拟出HIRS/3第4-10、13-19通道的辐射亮温。加入云结构特征对峰值能量高度在云层以下的红外通道的模拟有正面影响,该方案既可以作为检验模式模拟的一种手段,同时也表明红外资料在热带天气系统的资料同化领域具有潜在的应用能力。
