摘要：介绍了目标观测设计的基本思想和近年来国外相应开展的大气科学外场试验 ,以及在外场试验中实际应用的目标观测设计方法和取得的重要成果。

摘要：目前,数值预报中卫星资料的应用主要只是针对晴空条件,大量受云和降水影响的卫星资料被丢弃不加以使用。但是,云雨区观测往往包含有大量与天气系统发生发展密切相关的大气信息,对这部分资料的同化应用由此成为当前研究的一个重要问题。在快速辐射传输模式中云雨粒子辐射效应的考虑还有待于进一步完善情况下,云雨区卫星资料的应用通常是采用云检测方案对观测受云影响的严重程度进行判识并决定使用的取舍。以0604号热带气旋Bilis作为研究个例,该文设计了一组受云影响微波卫星资料不同云检测方案和通道选择的应用试验。对AMSU-A资料,云检测方案包括散射因子、降水概率和小雨检测3种,AMSU-B卫星资料的云检测方法选用了通道2亮温模拟观测误差和Bennartz散射因子。在对进入分析系统卫星资料与天气系统的配置关系、卫星模拟与实际观测偏差特征的统计以及对初始分析影响研究的基础上,探讨了它们对台风不同阶段数值预报效果的影响。

摘要：以梅雨锋中尺度低压个例为研究对象,根据目标观测的思想,采用NCEP和T106再分析资料分析了区域初始分析误差对梅雨锋中尺度低压数值预报误差的影响。结果表明:区域初始分析误差对数值预报误差有重要影响,改善某些特定区域初始场质量有可能改善随后数值预报的效果。但是,区域初始分析误差对数值预报误差的影响较为复杂,它与天气类型、不同个例和区域间误差相互作用等因素密切相关。对梅雨锋中尺度低压短期数值预报有较大影响的初始分析误差与梅雨锋锋区及其附近地区的要素场关系密切,相比较而言,风场似乎更加重要一些。如果对梅雨锋带中低层风切变区及相伴低空急流区有更好的描述,这将对梅雨锋中尺度低压系统数值预报效果的改善有着积极的作用。在此基础上,就相关的目标观测设计问题作了简要讨论。

摘要：对 1 999年 6月梅雨锋频发型中尺度低压 (扰动 )及其暴雨代表个例 ,利用区域中尺度数值模式MM5进行了数值研究。基准试验成功复制出中尺度低压 (扰动 )和暴雨的发生发展过程 ,系统和降水的演变与强度结果比较合理。借助于高时空分辨率的模式输出 ,在一定程度上可以揭示中尺度低压 (扰动 )发生发展较详细的演变过程 ,同时也可描述出发展演变中某些更加细微的特征和反映对流层高低空气流的特征以及它们之间的相互作用。在基准试验基础上设计的一组数值试验 ,探讨了同中尺度低压 (扰动 )暴雨相关的物理过程 ,包括降水的显、隐式参数化方案 ,凝结潜热释放 ,行星边界层过程 ,局地地形对中尺度低压 (扰动 )及其所伴暴雨发生发展的影响。这些结果能在更加深入理解梅雨锋上两类中尺度低压 (扰动 )及其暴雨过程的具体物理图象方面提供一些有益的帮助。

摘要：对卫星微波遥感水成物辐射效应的理解在云参数反演以及数值预报中使用受云和降水影响卫星资料等诸多应用中都是十分重要的。使用快速辐射传输模式CRTM,通过中尺度数值模式WRF预报输出的水成物信息,分析了云水、雨水、冰、雪和霰5类水成物对卫星微波遥感的影响及水成物辐射效应给卫星微波观测计算带来的误差特征,设计敏感性试验研究了卫星微波遥感对水成物含量、有效粒子半径和垂直分布层次的敏感度。结果表明:卫星微波遥感在多个探测频率上受水成物的影响较大,云水和雨水的影响主要以增温为主,雨水的影响幅度要大于云水,在影响最大的AMSUA 2通道,云水和雨水的增温分别可达到8K和17K左右。冰、雪和霰散射效应对卫星微波遥感的影响则主要以降温为主;相比之下,霰的影响量级最大,雪次之,两种水成物对微波遥感影响最大的通道为AMUSB的2通道,可达到-18K和-9K左右,冰的作用微乎其微。卫星微波遥感探测通道对水成物含量的敏感与受水成物辐射效应影响对应一致。卫星微波遥感不受云水和冰水粒子有效半径变化的影响,对雨、雪和霰大降水粒子的有效粒子半径较为敏感。同时,敏感性和影响程度随探测频率的不同呈现出影响的复杂性。此外,卫星微波探测对水成物垂直分布层次的敏感性表现为对水成物敏感探测通道的变化,其中AMSUB 3~5通道对高层水物质,包括冰、雪和霰垂直廓线的变化最为敏感。

摘要：变分方法能够处理与代表大气状态的预报模式变量有复杂非线性关系的观测资料,使得直接同化与大气状态量有着非线性关系的观测量(如卫星辐射率)成为可能.各种观测资料的同化都需要有一个对应的观测算子,观测算子给出了大气状态物理量和观测物理量之间的确定映射关系.详细介绍了GRAPES-3DVar同化系统对实际卫星辐射率资料直接同化的实现,包括系统中不同选择的模式变量所对应的空间插值、直接同化卫星辐射率观测的物理量变换和质量控制等观测算子的各个组成部分.之后,考虑实际卫星辐射率资料,进行了应用试验.为此使用NOAA17 AMSU-A和AMSU-B的辐射率资料,设计了两个同化试验方案.根据试验结果能够在清楚的物理意义上理解和反映GRAPES-3DVar系统直接同化卫星辐射率资料的合理效果.

摘要：为提高卫星资料在同化系统中的利用率及验证卫星微波资料对区域数值预报效果的影响,本文以2008年8月1—31日为研究时段,利用WRF模式及其WRF-3DVAR同化模块,设计并构建了卫星微波资料的快速循环同化方案,分析循环同化方案对数值预报的改进效果。结果表明,相比于单时次同化,循环同化方案使各预报要素的相关系数在一定程度上得到改善,均方差也呈现减小的趋势。此外,对研究时段内暴雨和台风个例的具体分析显示,循环同化方案能够有效改善降水和台风路径的预报。