AMSR2辐射率资料同化对飓风“Sandy”预报的影响研究

论文总字数：16181字

目 录

摘要 1

Abstract 2

1. 引言 1

2. 国内外研究现状 1

3. 观测资料及同化系统 3

3.1 飓风“桑迪”个例 3

3.2 AMSR2资料的介绍 4

3.3 WRFDA同化系统 4

3.4 质量控制与偏差订正 6

3.5 试验设置 6

4. 实验结果分析 7

4.1 AMSR2观测模拟 7

4.2 分析场分析诊断 9

4.3 预报效果及检验 10

5. 结论 12

致谢 12

参考文献 15

AMSR2辐射率资料同化对飓风“Sandy”预报的影响研究

钱玲

，China

Abstract:Based on the 2012 Atlantic hurricane season NO.18 hurricane "Sandy" , combined with new AMSR2 assimilation in WRFDA assimilation system module, through AMSR2 microwave emissivity data assimilation experiment to research on the effects of hurricane path and intensity forecast. The results showed that compared with the experiment without AMSR2 assimilation, the results of the data assessment after assimilation showed that the path error of hurricane sandy and the prediction error of sea level air pressure were greatly reduced. The assimilation of the AMSR2 microwave radiation rate data changed the thermodynamic structure of the hurricane and improved the key elements for the analysis and prediction of hurricanes.

Key words：AMSR2; Three dimensional variational assimilation; Sandy; Hurricane forecast

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1. 引言

近年来，随着计算机技术的高速发展，许多专家学者把大气状况的研究和高性能计算紧密联系在一起。台风发生在海洋上，通过使用常规的探测手段很难获取具有代表性的观测资料来研究台风。现代气象学研究领域为了充分利用好种类丰富的大气观测资料，从而改进对台风的分析和预报。近年来专家学者开始把卫星微波探测器所获取的资料与大型计算机联系在一起，通过对卫星微波辐射率资料进行同化来分析、预报台风。本文使用的卫星微波探测器，其具有部分穿透云层（云区内的大气湿度、温度可以提供天气系统演变的多方面信息），高时空分辨率、高光谱分辨率及全天候定量化观测的特点，充分利用好该资料可以有效改善其在数值预报中的应用。其中，对AMSR2（Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）的研究主要集中于海平面温压场、积雪分布、土壤湿度等方面；因此本文对AMSR2微波辐射率资料进行同化，同化后的资料评估结果显示飓风“桑迪”（Sandy）的路径误差和海平面气压预报误差大大减小；同化AMSR2微波辐射率资料改变了飓风的热力学结构，并能产生比同化传统观测更强的飓风暖核，这改善了分析和预报台风最小海平面气压（MSLP）、近地面最大风速（MSW）和台风路径预报等关键要素的预报。

卫星辐射率资料同化方式主要分为直接同化和反演同化，本文采用直接同化。辐射率直接同化的核心部分是将快速辐射传输模式（CRTM）作为观测算子。利用CRTM在WRFDA同化系统中结合恰当的同化模块，可以改善模式的初始场，继而对飓风“桑迪”的形态、温压关系等进行模拟，能合理有效地描述飓风的结构形态及演变情况。AMSR2在AMSR-E的基础上新增加了两个7.3 GHz的通道，它可以使大部分陆地区域上空观测资料免受电磁波干扰，提高了定标系统，但它在有限区域同化系统中的使用和研究不及先进微波温度计(AMSU-A)、先进微波湿度计（AMSU-B）成熟和广泛。因此，本文通过在WRFDA 3.9.1同化系统中结合了AMSR2 辐射率资料的同化模块；以2012年大西洋飓风季节中的第18号飓风“桑迪”为研究个例，来检验AMSR2微波辐射率同化对台风过程的路径、强度预报结果的影响。

当热带气旋（发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋，由于其内部释放大量潜热而形成深厚的、暖性结构的强涡旋热带天气系统）中心持续风速达到12级以上（风速gt;32.7 m/s）称为飓风（hurricane）。飓风大多数发生在南、北纬度的5°〜20°，尤其在10°〜20°发生的几率约65%，而后经过西行、西北行、转向等路径影响大陆东岸。与低纬度地区相比，中纬度地区的大陆东海岸易受到变性热带气旋的影响。热带气旋变性多发生在大气环流调整的春夏和夏秋交替之际，热带气旋向极地移动的过程中，特别是在30°〜40°N 的纬度之间，最易受到中纬度天气系统的影响，逐步具有温带气旋的特性（黄蔚薇等，2015）。

2. 国内外研究现状

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