我国风云三号卫星微波探测资料在GRAPES同化中的质量控制研究

卫星遥感资料的有效同化已被公认是提高数值天气预报水平的主要原因。在中国新一代全球/区域同化预报系统中卫星资料的应用已经表现出巨大的价值，但目前只有有限数量的美国卫星观测资料同化进该系统，我国发射的风云三号卫星具有的综合遥感数值观测能力为开展卫星资料同化研究提供了契机。本研究将针对直接同化风云三号微波探测资料的质量控制环节开展基础的科学研究。内容包括：用已经业务应用成熟的NOAA18 AMSU-A和MHS的资料来检验风云三号微波温度计和微波湿度计的观测质量，了解资料特性、分析误差来源，为资料同化提供观测误差方差；误差来源之一是模式预报背景场有偏差，用GPS掩星COSMIC大气廓线反演产品对模式预报背景场的偏差进行估计；在掌握误差来源的基础上，对观测资料进行偏差订正和质量控制，使观测增量呈无偏高斯分布，满足资料同化的要求。以期直接同化风云三号MWTS和MWHS资料后能提高分析场的质量。

卫星遥感资料的有效同化已被公认是提高数值天气预报水平的主要原因。在中国新一代全球/区域同化预报系统中卫星资料的应用已经表现出巨大的价值，但目前只有有限数量的美国卫星观测资料同化进该系统，我国发射的风云三号卫星具有的综合遥感数值观测能力为开展卫星资料同化研究提供了契机。保证卫星观测资料质量是进行产品反演、资料同化等的必要前提。. 本研究针对直接同化风云三号微波探测资料的质量控制环节开展基础的科学研究。主要内容及成果包括：.（1）用美国NOAA系列卫星上的微波水汽探测仪AMSU-B/MHS以及欧洲METOP卫星上的MHS评价我国FY3系列卫星上的相似仪器MWHS，采用的方法是统计观测资料O-B的特征量，用双权重算法进行质量控制，比较结果都验证了我国FY-3系列 MWHS仪器的观测是可靠的，高质量的。.（2）FY-3A微波湿度计MWHS扫描角偏差订正。将观测增量按每纬度5度全球分成28个纬度带，统计了每个扫描位置FOV和纬度带内扫描角偏差订正系数，供直接同化MWHS资料时使用。.（3）评价FY-3系列MWHS和MWTS资料时发现，不光在扫描角方向，同时仪器在扫描线方向上都存在条纹状的观测噪音，研究了去除算法。.（4）评估FY-3A微波湿度计O-B对云的识别能力。在目前还没有MWHS自身云检测产品的条件下，双权重质量控制算法可剔除大部分云和降水影响视野。.（5）模式预报背景场的误差估计。将COSMIC湿反演的大气温度和相对湿度廓线分别与时间、空间相匹配的欧洲中尺度天气预报中心ECMWF、美国国家环境预报中心NCEP预报模式客观分析场数据和无线电探空观测值进行全球范围的系统比较分析。.（6）在对FY3-A/B微波成像仪MWRI资料进行评估时发现低频通道X、C-波段存在无线电频率干扰，创新性的提出了一种识别无线电频率干扰的新算法：改进的主成分分析方法。同时，发现星载微波辐射计陆地上的视场在低频通道也存在反射静止电视/通讯卫星下行信号的电视频率干扰。.（7）开展了有云时卫星微波观测辐射值直接变分同化的预研。. 该项目的研究最大限度发挥了风云3号卫星先进遥感能力在数值预报中的应用价值, 为开发利用我国自己的气象卫星资料做出实际贡献，并对开发利用其他卫星资料提供理论和应用借鉴。