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葵花8号卫星辐射率资料、我国多源融合降雨观测资料在对流尺度数值天气预报中的同化研究
作者:王元兵               发布时间:2019/5/21 16:10:56              浏览量:428

(1) 新一代静止气象卫星葵花8号辐射率资料的对流尺度快速更新同化

静止气象卫星可以对一个地区实现连续的高时间和空间分辨率的观测,可有效地检测到灾害性天气的环境变化,实时跟踪到灾害性风暴的发展。本工作实现了国际上首个发射并业务运行的新一代静止气象卫星葵花8号辐射率资料的逐时快速更新对流尺度同化,并应用于对发生于2016年7月18-21日的一次华北特大暴雨的对流尺度数值天气预报中。试验每小时完成一次同化分析并进行1小时预报,每6小时进行一次24小时预报。结果表明,与只同化常规观测资料的试验相比,同化葵花8号卫星水汽通道辐射率改善了模式水汽条件的水平和垂直输送,风场和湿度场的分析和预报都得到了一定程度的改善。同时发现,葵花8号水汽通道辐射率资料的同化对阈值超过100mm的降水预报有明显的改进。

目前,该工作相关代码已在最新版本的WRF模式中发布(WRF-V4.1):详见https://github.com/wrf-model/WRF/releases.

 

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图1 24小时平均降水预报评分(ETS、FSS、BS)随阈值的变化


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图2 2016年7月19日18时刻起报的24h累计降水分布图


(2)中国多源融合降雨观测资料在暴雨数值天气预报中的同化研究

作为大气云雨状况的直观反映,降水观测包含了湿度、温度等重要的中小尺度信息,对模式中的大气能量收支有重要的影响;降水量又是一个牵涉到众多天气过程,与天气的动力、热力过程密切相关的多尺度的变量,降水的潜热释放是大气重要的能量来源。为提高降水资料的时空分辨率和质量,更好的满足对强降水天气过程监测、预报和服务的需求,我国国家气象信息中心针对逐小时降水时空变率更大、误差非正态分布更明显的特点,综合利用多种观测资料的优势,研发融合了地面观测降水量、卫星反演降水和雷达反演降水几种资料在内的多源融合降雨观测资料。本研究工作将我国多源融合降水资料有效同化到中尺度数值模式中,可以改进初始场中水汽分布,改善了模式初始场中湿度、温度等中小尺度信息,使得初始场在动力、热力条件上和模式更为协调一致, 减弱模式预报开始阶段spin-up的影响,增强模拟开始阶段的降水量, 改进降水量的落区预报和强度预报,最终改善了暴雨天气过程中降水预报效果。





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图3 降雨观测资料同化降水评分检验


相关论文: 


[1] Wang Yuanbing, Liu Zhiquan, Yang Sen, Min Jinzhong, Chen Liqiang, Chen Yaodeng, and Zhang Tao. Added value of assimilating Himawari-8 AHI water vapor radiances on analyses and forecasts for “7.19” severe storm over north China. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 2018, 123: 3374-3394.

 

[2] Wang Yuanbing, Chen Yaodeng, and Min Jinzhong. Impact of Assimilating China Precipitation Analysis Data Merging with Remote Sensing Products Using the 4DVar Method on the Prediction of Heavy Rainfall. Remote Sensing, 2019, 11(8): 973-994.