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卫星云图预报走向业务还有多远

Science China Press

云是多类重要天气变化的示踪器,来自卫星遥感获取的云图对气象预报员从宏观上认识和理解过去及现在正在发生的天气过程有极大帮助,而卫星云图的直接预报更是气象科学家和预报员梦寐以求的事情。最近有研究表明:制作未来几、十几甚至几十小时的卫星云图预报已经成为可能。

研究相关的论文题目为:“Simulation of FY-2D Infrared Brightness Temperature and Sensitivity Research to the Errors of WRF Simulated Cloud Variables”,近期在线出版于Science China Earth Sciences(《中国科学 地球科学》英文版)上,由北京航空气象研究所史小康博士主笔撰写。

研究者应用高分辨率WRF区域数值天气预报模式产品,采用正演辐射传输模式RTTOV,进行了静止气象卫星红外通道亮温模拟尝试,并与实际卫星云图作了对比检验。结果表明:在0~24小时,4个红外通道亮温模拟与观测亮温值的相关系数均大于0.5,各通道均方根误差控制在10~27K,好于以往20~40K的研究结果。从图像上看,预报的云图所体现出的天气系统分布形态及结构特征与实际卫星云图有较高的相似度,可为预报天气提供一定参考。

云图预报的成败主要取决于两方面因素:一方面是数值天气预报的准确性,另外一方面辐射传输模式的合理性。前者最为关键的是模式大气温湿结构及云宏观与微观过程预报的精度和准确性,后者关注的是辐射传输模式对不同大气结构特别是云雨天气过程的准确描述。该研究重点就目前较为通用的快速辐射传输模式对数值模式云宏观和微观预报产品的敏感性开展了模拟和效果检验,结果表明:提高模式云的预报能力以及辐射传输模式对不同云过程的适应性将是未来研究的重要方向。

云千变万化,预报难度大。目前的云图预报还只能对尺度较大、生命史较长的云系统发展提供一定参考。但随着技术的进步,高精细的数值天气预报对各类天气过程的预报能力势必越来越强,辐射传输模式也会越来越合理,能直观反映云宏观变化的卫星云图预报离走向实际业务应用将越来越近。

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该项研究得到了高分辨率对地观测系统专项(No. GFZX0402180102)和国家自然科学基金项目(No. U1533131)资助。

更多详情请阅原文:

Shi X K, Li Y D, Liu J W, Xiang X Z, Liu L. 2018. Simulation of FY-2D infrared brightness temperature and sensitivity analysis to the errors of WRF simulated cloud variables. Science China Earth Sciences, 61, https://doi.org/10.1007/s11430-017-9150-0

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-017-9150-0?slug=full%20text

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