ISSN 1004-4965

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同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究

余意 张卫民 曹小群 赵延来 段博恒

余意, 张卫民, 曹小群, 赵延来, 段博恒. 同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(4): 500-509. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.007
引用本文: 余意, 张卫民, 曹小群, 赵延来, 段博恒. 同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(4): 500-509. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.007
Yi YU, Wei-min ZHANG, Xiao-qun CAO, Yan-lai ZHAO, Bo-heng DUAN. IMPACT OF DATA ASSIMILATION FOR THE IASI OBSERVATIONS ON THE FORECAST OF TYOHOON HONGXIA AND MOLANDI[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(4): 500-509. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.007
Citation: Yi YU, Wei-min ZHANG, Xiao-qun CAO, Yan-lai ZHAO, Bo-heng DUAN. IMPACT OF DATA ASSIMILATION FOR THE IASI OBSERVATIONS ON THE FORECAST OF TYOHOON HONGXIA AND MOLANDI[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(4): 500-509. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.007

同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41305101

国防科技大学优秀研究生创新资助项目 4345133214

详细信息
    通讯作者:

    余意,女,湖南省人,工程师,博士,研究方向:卫星资料同化。E-mail: yuyi2019@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: P435

IMPACT OF DATA ASSIMILATION FOR THE IASI OBSERVATIONS ON THE FORECAST OF TYOHOON HONGXIA AND MOLANDI

  • 摘要: 红外高光谱大气探测仪IASI可提供高精度的大气垂直温度和湿度信息,能够探测台风结构特征,有效弥补台风影响区域观测资料稀缺的不足。以WRFDA三维变分同化系统为基础构建IASI同化试验平台,实现McNally提出的MW云检测方法,并调整参数形成大阈值的LMW云检测方法,以超强台风“红霞”(1506)和“莫兰蒂”(1614)为试验个例,对IASI观测资料进行同化对比试验。对于台风“红霞”,MW云检测方案对于高层通道299保留的观测数目仅为大阈值LMW云检测的16.2%和WRFDA系统默认的MMR云检测的9.2%,对于底层通道921分别为3.3%和2.6%。但是MW试验分析场强度最强,获得的72 h台风路径预报最接近真实路径,路径误差最小。两个台风个例试验结果相似,表明有效的云检测过程能提高IASI资料同化分析场的准确性,同化IASI资料有利于改善台风预报技巧。

     

  • 图  1  2015年5月9日01:15 UTC MetOp-A探测的卫星成像图

    图  2  台风“红霞”通道299(a~c)和通道921(d~f)的MW(左)、LMW(中)和MMR(右)云检测后的IASI通道无云视场分布

    红点为保留的视场,下同。

    图  3  台风“莫兰蒂”MW(a)、LMW(b)和MMR(c)云检测后的IASI通道无云视场分布

    红点为保留通道299的视场。

    图  4  2015年5月9日00 UTC观测的IASI瞬时视场(a)和第323号通道进行稀疏和质量控制后视场(b)分布

    图  5  IASI chan212偏差订正前(a)和订正后(b)的散点分布

    图  6  台风"红霞"MW(a、b)、LMW(c、d)和MMR(e、f)试验的海面分析场(a、c、e)及500 hPa分析场(b、d、f)的同化分析的温度、风速、气压场对比

    红圈表示差异明显的区域。彩色色标表示不同气压高度大气的温度。

    图  7  台风“红霞”的72 h路径(a)和路径误差(b)以及台风“莫兰蒂”72 h路径(c)的对比

    a.、c.中绿色为控制试验;红色为MW试验;紫色为LMW试验;黄色为MMR试验对应的路径;蓝色为观测路径。

    表  1  MW和LMW云检测的阈值

    参数 MW云检测 LMW云检测
    亮温阈值 0.50 4.00
    亮温梯度阈值 0.02 0.06
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    表  2  IASI观测资料质量控制步骤

    步骤 检测标准 舍弃的要素
    1 混合地表上空的IASI观测,isflag=4、5、6、7 该视场
    2 观测视场为IASI扫描线两端处的5个视场
    3 若某一观测视场的云水路径≥0.2 kg/m2
    4 某一通道的波速>2 400 cm-1 该通道
    5 某一通道观测增量|O-B|>15 K
    6 某一通道观测增量|O-B|>观测误差的3倍
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    表  3  IASI偏差订正预报因子

    参数序号 预报因子
    P0 1 (常数)
    P1 1 000~300 hPa位势高度
    P2 200~50 hPa位势高度
    P3 表面温度
    P4 总降水
    P5 IASI扫描角θ
    P6 IASI扫描角的平方θ2
    P7 IASI扫描角的立方θ3
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    表  4  IASI同化试验方案

    试验名称 同化系统 云检测方法 同化资料
    CNTL试验 - - -
    MW试验 WRF-3DVar MW云检测方法 IASI
    LMW试验 WRF-3DVar LMW云检测方法 IASI
    MMR试验 WRF-3DVar MMR云检测方法 IASI
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    表  5  通道299、327、354、921的云敏感高度

    通道号 峰值高度/hPa 云敏感高度
    299 138 71.775 6
    327 814 75.049 2
    354 433 74.586 5
    921 1 085 100.990 0
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    表  6  台风“莫兰蒂”24 h预报的中心气压和瞬时风速

    “莫兰蒂”数据 中心气压/hPa 风速/(m/s)
    观测OBS 910.0 65.0
    MW 965.5 66.5
    LMW 968.9 59.1
    MMR 978.5 50.3
    CNTL 959.3 68.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-13
  • 修回日期:  2017-03-16
  • 刊出日期:  2017-08-01

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