ATOVS卫星资料同化对三江源暴雨预报影响的试验研究

选取3个三江源的典型降水个例(2018年6月30日、7月5日、8月24日),利用NCEP FNL再分析数据,并加入ATOVS湿度探测器MHS资料同化,基于WRF模式及其三维变分同化系统对三江源区域3次降水过程进行循环同化试验,分析3次事件的模拟状况,并定量分析降水结果。结果表明,3次降水事件在加入MHS资料同化后,1)模拟的水汽增大,在中层体现最明显且更符合实际情况,高空水汽和风模拟较好,地面温度预报欠佳;2)MHS资料对降水预报的影响主要体现在降水区面积和降水量的增大,提高了降水预报水平,但也带来较多空报区域;3)从TS、ETS、POD评分结果来看,有两个降水试验的提升较为明显,其中“0630”试验TS评分结果在0.5~10 mm之间提升了0.05~0.1,ETS在5 mm提升超过0.08,在10~20 mm之间也有少量提升,POD检验在0.5~20 mm之间均有提升,在0.5~10 mm之间提升最为明显,提升了0.1~0.25,“0824”试验TS与ETS在10~20 mm之间提升超过0.1,POD检验在6~20 mm之间提升了0.1~0.4,同化后降水预报有所改善,且在大阈值降水尤为明显;4)MHS资料同化对“0705”试验降水预报改善不明显,说明同化并不是每次都能给结果带来正效应,因此在使用MHS资料时不能过于信赖它,但总体上,同化MHS资料能够提升预报质量。

3种卫星微波资料同化在三江源一次暴雨的模拟研究

为了解卫星微波资料同化是否能改善三江源降水模拟,针对三江源2018年8月24日短时强降水个例,利用NCEP FNL再分析数据,分别加入NOAA-18的AMSUA、MHS和NPP的ATMS微波资料同化,基于WRF模式及其三维变分同化系统对三江源区域此次降水过程进行循环同化实验,对模拟结果进行分析和讨论。结果表明,各卫星资料对背景场有着不同的调整作用,MHS对水汽影响最大并且多为增湿作用,AMSUA对温度调整最明显,3种资料对纬向风的影响结果几乎一样,对径向风的调整幅度较接近。在加入各卫星资料同化后,降水模拟有一定改善,对于各站点降水随时间变化模拟,效果MHS>ATMS>AMSUA;对于模拟的6 h累计降水量分布状况以及从降水评分结果,效果MHS,ATMS>AMSUA,对于模拟的24 h累计降水量以及检验结果来看,MHS>ATMS>AMSUA,综合来看,本次三江源降水事件,MHS效果改善最好,其次是ATMS,AMSUA效果稍差。

MWHS-2和MHS资料同化对三江源地区暴雨模拟影响的对比研究

采用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting)中FY-3C卫星MWHS-2(Micro-Wave Humidity Sounder 2)卫星资料的直接同化模块,利用WRF-3DVAR(Three Dimensional Variation)方法对三江源地区的两次降水过程进行同化对比试验,详细对比分析了FY-3C搭载的MWHS-2微波湿度仪和NOAA-18(National Oceanic and Atmospheric Administration-18)搭载的MHS(Microwave Humidity Sound‐er)微波湿度仪两种同化资料对模拟结果的影响。结果表明:MWHS-2和MHS资料同化的模拟结果基本一致,对于30 mm以下的降水,无论同化与否,模拟的降水范围均会偏大;但对于30 mm以上的降水,模拟范围和量级均偏小。资料同化增强了500 hPa西南风场,从而加大了水汽输送的强度,使得高空槽偏向西南,同时加强了300 hPa风场扰动,在共同作用下从而导致了30 mm以上的降水范围的增大,对降水量级结果能有一定改善,但降水落区相较于实际偏南。卫星资料的同化会使得水汽通量场和比湿场的落区范围明显改善,但对强度的改善作用并没有对落区的改善作用明显,水汽通量场和比湿场的改变造成了降水预报落区和强度的改变。在温度场方面,WRF模式模拟的误差较大,卫星资料的同化对温度场有一定的改善作用,但不如对湿度场的改善作用明显。因而,MWHS-2或MHS卫星资料的同化对三江源降水模拟有一定的改善作用,该研究结果对三江源降水的预报改进能有重要指导意义。