云区星载微波观测直接变分同化的关键问题研究
批准号:
41575029
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
官莉
依托单位:
学科分类:
大气观测、遥感和探测技术与方法
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王祥、钱博、张思勃、王雪芹、陆文婧、周杰、任婧、李依鸿、任心怡
中文摘要
受云和降水影响而不能被同化系统吸收的卫星资料占了全部卫星观测的绝大多数,然而,云和降水对天气预报及其预报准确率的提高尤为重要,因此,云、雨区卫星观测资料的同化应用是数值预报准确率继续获得改善的重要技术途径之一,是各国数值预报中心卫星资料应用的一个研究热点。本项目拟开展星载微波成像仪云雨区观测的直接变分同化研究:基于微波成像仪观测在对其进行无线电频率干扰识别和订正的基础上,采用一维变分算法反演云水、雨水、云冰等水成物垂直廓线,补充资料同化系统的输入背景场变量;在GSI三维变分同化系统中增加云水、雨水和云冰混合比作为控制变量,背景误差协方差矩阵中增加这3个水成物的量,实现云雨区资料的直接同化;用模拟和实测的资料进行同化效果检验。以期提高云、雨区卫星资料的使用率,进而提高数值预报模式初始场即同化分析场的质量,同时为我国FY-3微波资料在GRAPES系统中实现有云同化奠定基础。
英文摘要
In global or regional numerical weather prediction (NWP) systems, most satellite observations are discarded due to cloud and precipitation contamination and unknown surface emissivity. Improvements in cloud and precipitation assimilation are likely necessary for continuing significant gains in weather forecasting. The research on cloud- and precipitation- affected observations assimilation is the hot issue in current NWP data assimilation systems. Cloud- and precipitation- affected radiances of spaceborne microwave imager directly assimilated into 3D-Var data assimilation system will be studied in the proposal. First, the profiles of liquid and ice cloud, rain, snow, graupel and hail are retrieved by one dimensional variational algorithm based on AMSR-E or AMSR-2 measurments. These hydrometeors profiles are complemented as the input to the observation operators (radiative transform model), in which cloud absorption and scattering effect is considered. The measurements from different observation sources are used to validate the retrieval accuracy and calculate the statistical retrieval error. The radio-frequency interference (RFI) from X- and C-band channels need to be detected. The RFI effect on the above retrieval accuracy and RFI correction will be studied. Then, the scheme of assimilating cloud- and precititation- affected AMSR-E data into 3D-Var GSI data assimilation system will be developed and technical implemented. Retrieved hydrometeor parameters (mixing ratio of cloud water, rain and cloud ice) are included as control variables and the statistical hydrometeor retrieval errors are added to the background error covariance matrix. The higher data usages under cloud or precipitation conditions and the improved quality of NWP initial fields (namely analysis fields of data assimilation) are expected. The research will lay the foundation for our MWRI (microwave imager onboard FY-3 series satellites) cloudy data assimilation in GRAPES.
受云和降水影响而不能被同化系统吸收的卫星资料占了全部卫星观测的绝大多数,然而,云和降水对天气预报及其预报准确率的提高尤为重要,因此,云、雨区卫星观测资料的同化应用是数值预报准确率继续获得改善的重要技术途径之一,是各国数值预报中心卫星资料应用的一个研究热点。本项目开展了星载微波成像仪云雨区观测的直接变分同化研究:基于微波成像仪观测在对其进行无线电频率干扰识别和订正的基础上,采用一维变分算法反演云水、雨水、云冰等水成物垂直廓线,补充资料同化系统的输入背景场变量;在GSI三维变分同化系统中增加云水、雨水和云冰混合比作为控制变量,背景误差协方差矩阵中增加这3个水成物的量,初步实现了云雨区资料的直接同化。用模拟和实测的资料进行同化效果检验,结果表明提高了云、雨区卫星资料的使用率,进而提高数值预报模式初始场即同化分析场的质量,同时为我国FY-3微波资料在GRAPES系统中实现有云同化奠定了基础。
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DOI:
10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160415001
发表时间:
2018
期刊:
大气科学学报
影响因子:
--
作者:
[官莉, 任心怡]
通讯作者:
任心怡
DOI:
10.11834/jrs.20165089
发表时间:
2016
期刊:
遥感学报
影响因子:
--
作者:
[官莉, 李依鸿, 张思勃]
通讯作者:
张思勃
Preliminary study on direct assimilation of cloud-affected satellite microwave brightness temperature
云影响卫星微波亮温直接同化初步研究
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
Advances in Atmospheric Sciences
影响因子:
5.8
作者:
[Zhang S, Li Guan]
通讯作者:
Li Guan
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
地球物理学进展
影响因子:
--
作者:
[官莉, 张渝晨]
通讯作者:
张渝晨
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
电波科学学报
影响因子:
--
作者:
[官莉, 李晟祺]
通讯作者:
李晟祺
共 11 条
基于星载红外高光谱观测用机器学习和物理的算法反演全天候大气参数
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批准号:41975028
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2019
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负责人:官莉
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依托单位:
我国风云三号卫星微波探测资料在GRAPES同化中的质量控制研究
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批准号:41175034
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项目类别:面上项目
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资助金额:72.0万元
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批准年份:2011
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负责人:官莉
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依托单位:
利用AIRS和MODIS遥感反演有云时大气温湿廓线的研究
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批准号:40605009
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:官莉
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依托单位:
国内基金
海外基金