微波资料的偏差订正及其台风预报应用

【作者】 杜明斌； 杨引明； 杨玉华； 张洁； 朱雪松；

【机构】 上海市卫星遥感与测量应用中心； 南京大学； 上海中心气象台； 中国气象局上海台风研究所；

【摘要】 数值天气预报质量很大程度上依赖于观测资料系统提供的初始条件的精度,在数值同化模式中,同化系统输入数据的一个重要来源就是卫星资料。卫星资料具有覆盖范围广、空间分辨率高等优点,大量的数值天气预报试验表明,卫星遥感探测资料的应用对于预报的改进能力远大于常规观测资料。国外极轨卫星资料的应用近年来发展迅速,而我国也不甘落后。国内新一代极轨气象卫星FY-3A于2008年5月27日发射成功,FY-3B也于2010年11月5日发射成功。新一代极轨卫星所携带的微波垂直探测仪包含两种,一种是微波温度仪(MWTS),一种是微波湿度仪(MWHS)。FY-3A微波垂直探测仪与NOAA系列卫星的ATOVS(改进型TIROS业务垂直探测器)性能十分相似,两个仪器分别用以探测大气温度和大气湿度垂直分布,这为我国卫星大气垂直探测资料在区域和全球同化系统中的应用提供了重要数据源。受观测仪器、观测算子近似、同化模式局限性等影响,所有的同化系统都会受到偏差问题的困扰,因此必须对卫星观测资料的辐射值的系统偏差进行订正。偏差的明显特点是导致系统性的分析场增量,在输入端可以通过统计OMB获得观测分析增量场。本文试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris和Kelley的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,考虑到辐射资料的空间变化和气团依赖性对微波资料进行扫描偏差订正和气团偏差订正,结果表明FY-3A微波观测与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差订正结果得到很好的控制。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A微波资料,研究其对台风预报的影响,通过对四个台风进行预报评估结果表明:同化FY-3A资料后路径预报能力提高明显,尤其是36小时后路径预报结果。经过统计,同化FY-3A微波资料后台风预报路径误差平均降低了20%,而单同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。更多还原