【摘 要】
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本文依托国家重点研发计划,对全球主要的资料同化系统及其对应资料同化和资料处理流程进行调研。针对目前东亚区域缺少区域高分辨率再分析资料的情况,构建了东亚再分析系统,
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本文依托国家重点研发计划,对全球主要的资料同化系统及其对应资料同化和资料处理流程进行调研。针对目前东亚区域缺少区域高分辨率再分析资料的情况,构建了东亚再分析系统,并且对生成一年再分析试验资料进行评估,对存在的问题进行总结,提出改进方案。东亚再分析系统(EARS)在美国国家大气海洋管理局(NOAA)的资料同化系统GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)和中尺度预报模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)基础上发展起来的高分辨率区域再分析资料同化系统。同时资料后处理使用UPP(Unified Post Processor),并在资料后处理后用MET(Model Evaluation Tools)检验再分析数据集。东亚再分析系统采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的全球再分析ERA-Interim作为初始场和边界条件,观测资料则为美国国家环境预报中心(NCEP)全球资料同化系统(GDAS)中业务生成的常规和反演观测资料以及卫星亮温观测。文中同化所用的卫星观测来自大气红外探测器(AIRS)、先进微波探测器A(AMSU-A)、微波湿度探测器(MHS)和高分辨率红外探测器4(HIRS4)。后续评估中所用数据有中国气象局MICAPS地面站点观测和高空站点观测、ECMWF的ERA5再分析以及TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)降水资料。东亚区域再分析采用三维变分同化方法和部分循环同化方案。在资料同化模块中,常规和反演观测资料已在GDAS系统中完成了综合质量控制,卫星辐射观测的质量控制则主要在GSI中进行。卫星观测的质量控制需要针对不同仪器,从仪器的观测误差、云和降水的模拟误差、地表发射率的模拟误差以及数据处理过程引入的误差进行。东亚再分析系统一年试验资料的评估结果表明,该再分析资料能较好的表征大气状况。在250 h Pa以下的大气中,东亚再分析的表征能力基本接近甚至略优于ERA5。在6小时降水预报评估中,东亚再分析的降水分布和强降水中心与TRMM能基本对应,站点降水变化趋势也较为合理。但在250 h Pa以上的高空,东亚再分析的表征能力有明显下降,且在地形复杂和印度季风降水区域与ERA5有明显的不一致。针对上述问题,文章在最后提出,可基于当前系统的框架,改进同化方案,增加更多的观测资料,并考虑引入大尺度环流的信息对表征能力做改进。
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