一学就废

Assimilatioon of Clear-sky FY-4A AGRI radiances within the WRFDA system for the prediction of a landfalling Typhoon Hagupit(2020)

WRFDA系统中同化FY-4A 的 AGRI 晴空辐射数据用于预测Hagupit(2020)台风登陆

Abstract

在天气研究与预报模型数据同化（Weather Research and Forecasting model’s Data Assimilation, WRFDA）系统框架中同化风云四号A（FY-4A）卫星先进静止辐射成像仪（AGRI）的辐射数据，并以登录台风Hagupit为背景设计了两个实验，讨论同化晴空辐射对台风分析和预测的附加价值。一个实验室同时同化 AGRI 辐射数据和全球电信系统（Global Telecommunications System, GTS）的传统数据，对照实验实验是仅同化GTS数据。结果表明，通过动力场和热力场变量与探空观测值的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）反映得出，同化 AGRI 辐射后，分析场的误差减小。此外，台风轨迹和降雨预报的最终改善，可能在一定程度上依赖于500 hPa 位势高度增量和垂直平均水平水汽通量的分析。通过同化台风核心的 AGRI 辐射，相对湿度超过95的区域被扩大，从而使预报中的降雨分布和强度都得到改善。改进后的动力场和热力场使 AGRI 实验的台风轨迹预测更加精确，在 36 h 的预报中，平均误差为 37 KM。

全球电信系统（Global Telecommunications System, GTS）是世界气象组织（World Meteorological Organization, WMO）创建和管理的国际气象和气候数据传输和分发系统，GTS 旨在促进全球气象数据、观测数据、天气预报、警告和其他气象信息的传递和共享，已支持气象预报、监测和应急响应。以下是有关 GTS 的一些关键特点和信息：

1. 数据传输和分发： GTS 是一个全球性的通信网络，他通过卫星、互联网、电报、无线电和其他通信手段传输气象和气候数据。这些数据包括观测数据（如温度、湿度、风速等）、气象雷达图像、卫星图像、数值天气模型输出和其他气象信息；
2. 国际合作： GTS 依赖于国际合作，因为气象和气候信息需要在不同国家之间进行传递。国际气象社区通过 WMO 协调这些活动，以确保数据的可靠传输和共享；
3. 数据标准化： GTS 使用标准化的数据格式和编码规则，以确保数据的一致性和互操作性。这有助于不同国家和气象机构之间的数据交换；
4. 支持气象服务： GTS 的主要目标之一是支持天气预报、气象监测、自然灾害警告和气候研究。通过快速传递数据和信息，GTS 有助于提高气象服务的效能；
5. 多媒体数据： 除了传输数值数据之外，GTS 还支持多媒体数据，如卫星图像和雷达图像。这些数据对气象专业人员和大众都很有用；
6. 国家气象服务： 每个国家都有自己的国家气象服务，负责在本国范围内管理 GTS 的数据传输和分发。这些机构与国际气象社区合作，以确保数据的全球传递。

总的来说，全球电信系统是一个关键的气象和气候信息传输网络，通过它，气象数据可以在国家范围内快速、可靠地传递，从而支持天气预报、气象监测和气象研究。这有助于提高气象服务的质量和全球气象信息的可用性。

Introduction

台风预报所面临的问题：

1. 对小尺度非线性特征的描述不精确；

2. 台风动力场和热力场模型，物理过程的缺陷；

3. 台风核心观测数据不足；

4. 海气相互作用机制的理解不足；

尽管有一些研究人员表明，使用多普勒雷达观测，通过径向速度和反射率的同化可以减少台风轨迹和强度预报的误差，但其存在一定的缺陷，即无法提供海水连续时空覆盖。

为了最大限度减少台风预报误差，大量研究通过同化遥感数据来提高模型初始场的质量，欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF）统计得出，卫星数据同化占所有同化数据的 90% 以上。在所有类型的卫星中，对地静止卫星能提供高时空分辨率的观测，被广泛应用于区域数值天气预报。

新一代静止卫星（相较于之前的静止卫星，它们的观测值有着显著提高）包括：

1. Geostationary Operational Environmental Statellite (GOES)， 美国国家海洋和大气管理局 (NOAA)

2. 风云-4A/4B (FY-4A/4B)，中国气象局 (CMA)

3. Himawari-8/-9，日本气象厅 (JMA)

4. ……

[1]. Shu A, Shen F, Jiang L, et al. Assimilation of Clear-sky FY-4A AGRI radiances within the WRFDA system for the prediction of a landfalling Typhoon Hagupit (2020)[J]. Atmospheric Research, 2023, 283: 106556.