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L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验

郝民 龚建东 田伟红 万晓敏

郝民, 龚建东, 田伟红, 等. L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验. 应用气象学报, 2018, 29(5): 559-570. DOI: 10.11898/1001-7313.20180505..
引用本文: 郝民, 龚建东, 田伟红, 等. L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验. 应用气象学报, 2018, 29(5): 559-570. DOI: 10.11898/1001-7313.20180505.
Hao Min, Gong Jiandong, Tian Weihong, et al. Deviation correction and assimilation experiment on L-band radiosonde humidity data. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 559-570. DOI:  10.11898/1001-7313.20180505.
Citation: Hao Min, Gong Jiandong, Tian Weihong, et al. Deviation correction and assimilation experiment on L-band radiosonde humidity data. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 559-570. DOI:  10.11898/1001-7313.20180505.

L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验

DOI: 10.11898/1001-7313.20180505
资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201506003

国家自然科学基金项目 41375107

详细信息
    通信作者:

    郝民, 邮箱:haomin@cma.gov.cn

Deviation Correction and Assimilation Experiment on L-band Radiosonde Humidity Data

  • 摘要: L波段探空仪观测资料是基础资料之一,无论在天气预报还是在数值天气预报中都起着重要作用,其资料质量直接影响数值模式同化分析及降水预报准确性。通过对我国3种常用的L波段探空仪观测湿度的偏差特性比较,研发适合该仪器的偏差订正方案,并在GRAPES同化系统中加以试验应用。结果表明:L波段探空仪湿度观测资料与ECMWF再分析湿度场比较有偏干现象。多种偏差订正方案订正结果显示:湿度偏差值比订正前减小,特别是在500 hPa以上层次减小明显。在GRAPES分析同化系统中使用Vomel偏差订正方案,分析偏差减小5%;预报模式个例和连续试验中湿度观测订正后预报降水更接近实况,预报降水检验评分显著提高,故该订正方案在实际应用中表现出积极的正效果。
  • 图  1  我国L波段探测仪器分布

    Fig. 1  Distribution of L-band radiosonde instrument in China

    图  2  850 hPa背景场与探空偏差

    (a)31号探空仪, (b) 32号探空仪, (c)33号探空仪

    Fig. 2  Deviation between background field and radiosonding at 850 hPa

    (a)Instrument 31, (b)Instrument 32, (c)Instrument 33

    图  3  400 hPa背景场与探空偏差

    (a)31号探空仪, (b)32号探空仪, (c)33号探空仪

    Fig. 3  Deviation between background field and radiosonding at 400 hPa

    (a)Instrument 31, (b)Instrument 32, (c)Instrument 33

    图  4  250 hPa背景场与探空偏差

    (a)31号探空仪, (b)32号探空仪, (c)33号探空仪

    Fig. 4  Deviation between background field and radiosonding at 250 hPa

    (a)Instrument 31, (b)Instrument 32, (c)Instrument 33

    图  5  探空与背景场偏差垂直分布

    Fig. 5  Distribution of radiosonding and background field deviations

    图  6  湿度订正结果和背景场偏差垂直分布

    Fig. 6  Distribution of corrected radiosonding and background field deviations of five schemes

    图  7  32号探空仪湿度订正结果与背景场的偏差垂直分布

    Fig. 7  Distribution of corrected radiosonding and background field deviations for Instrument 32

    图  8  2013年7月9日00:00 24 h降水实况和预报结果

    (a)24 h降水实况,(b)采用方案1预报结果,(c)采用方案2和方案1预报结果之差,(d)采用方案2预报结果,(e)采用方案4和方案1预报结果之差,(f)采用方案4预报结果,(g)采用方案5和方案1预报结果之差,(h)采用方案5预报结果

    Fig. 8  24 h rainfall of observation and forecast at 0000 UTC 9 Jul in 2013

    (a)observation, (b)forecast of scheme 1, (c)forecast bias between scheme 2and scheme 1, (d)forecast of scheme 2, (e)forecast bias between scheme 4 and scheme 1, (f)forecast of scheme 4, (g)forecast bias between scheme 5 and scheme 1, (h)forecast of scheme 5

    图  9  2013年7月10—19日降水预报检验

    Fig. 9  Verification of the rainfall forecast over China from 10 Jul to 19 Jul in 2013

    表  1  5种偏差订正方案

    Table  1  Five bias correction schemes

    方案 质量控制方案 内容说明
    1 未订正
    2 对湿度不小于60%的探空资料
    采用分段线性函数订正
    400 hPa及以上层次加以订正
    3 对湿度不小于60%的探空资料
    采用分段线性函数订正
    所有层次订正
    4 Vomel方案订正 400 hPa及以上层次订正
    5 方案3基础上Vomel方案订正 400 hPa及以上层次采用Vomel方案订正
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  • [1] 姚雯, 马颖, 徐文静.L波段电子探空仪相对湿度误差研究及其应用.应用气象学报, 2008, 19(3):356-361. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2008.03.012
    [2] Vomel H, Selkirk H.Radiation dry bias of the Vaisala RS92 humidity sensor. J Atmos Technol, 2007, 24(6):953-963. doi:  10.1175/JTECH2019.1
    [3] Paul E C, Richard H J.Correction of humidity biases in Vaisala RS80-H sondes during NAME. J Atmos Ocean Technol, 2009, 26(9):1763-1780. doi:  10.1175/2009JTECHA1222.1
    [4] Yoneyama K, Fujita M, Sato N, et al.Correction for radiation dry bias found in RS92 radiosonde data during the MISMO field experiment. SOLA, 2008, 4:13-16. doi:  10.2151/sola.2008-004
    [5] Anna A P, Drasko V, Anton B, et al.Radiosonde humidity bias correction over the West African region for the special AMMA reanalysis at ECMWF. Q J R Meteor Soc, 2009, 135:595-617. doi:  10.1002/qj.v135:640
    [6] Bian J C, Chen H B, Voemel H, et al.Intercomparison of humidity and temperature sensors:GTS1, Vaisala RS80, and CFH. Adv Atmos Sci, 2011, 28(1):139-146. doi:  10.1007/s00376-010-9170-8
    [7] Faccani C, Rabier F, Fourrie N, et al.The impacts of AMMA radiosonde data on the French Global Assimilation and Forecast System. Wea Forecasting, 2009, 24(5):1268-1286. doi:  10.1175/2009WAF2222237.1
    [8] Reinaldo B da S, Gilbert O F, Luiz A T M, et al. Executive Summary of the WMO Intercomparison of GPS Radiosondes. Instruments and Observing Methods Report No. 76, WMO/TD-No. 1153, Geneva: WMO, 2003: 3-5.
    [9] 姚爽, 陈敏, 王建捷.L波段分钟数据在WRF模式中的变分同化应用试验.气象, 2015, 41(6):695-706. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qx201506004
    [10] 徐文静, 郭亚田, 黄炳勋, 等.GTS碳湿敏元件性能测试数据分析及相对湿度订正.气象科技, 2007, 35(3):423-428. doi:  10.3969/j.issn.1671-6345.2007.03.025
    [11] 庄照荣, 薛纪善, 韩威, 等.探空观测黑名单检查在变分同化系统中的应用.应用气象学报, 2014, 25(3):274-283. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2014.03.004
    [12] 王英, 熊安元.L波段探空仪器换型对高空湿度资料的影响.应用气象学报, 2015, 26(1):76-85. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20150108&flag=1
    [13] 马舒庆, 李峰, 邢毅.从毛里求斯国际探空系统对比看全球探空技术的发展.气象科技, 2006, 34(5):606-609. doi:  10.3969/j.issn.1671-6345.2006.05.019
    [14] 李伟, 李锋, 赵志强, 等.L波段气象探测系统建设技术评估报告.北京:气象出版社, 2009.
    [15] 郝民, 龚建东, 王瑞文, 等.中国L波段探空湿度观测资料的质量评估及偏差订正.气象学报, 2015, 73(1):187-199. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qxxb201501014
    [16] 朱丽娟, 龚建东, 黄丽萍, 等.GRAPES三维云初始场形成及在短临预报中的应用.应用气象学报, 2017, 28(1):38-51. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170104&flag=1
    [17] 唐南军, 刘艳, 李刚, 等.中低空探空相对湿度观测数据的新问题——基于中国L波段探空系统湿度观测异常偏干现象的初步分析.热带气象学报, 2014, 30(4):643-653. doi:  10.3969/j.issn.1004-4965.2014.04.005
    [18] 刘艳, 薛纪善, 张林, 等.GRAPES全球三维变分同化系统的检验与诊断.应用气象学报, 2016, 27(1):1-15. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160101&flag=1
    [19] 王金成, 陆慧娟, 韩威, 等.GRAPES全球三维变分同化业务系统性能.应用气象学报, 2017, 28(1):11-24. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170102&flag=1
    [20] 郝民, 龚建东, 徐枝芳.地面报中高山站资料的应用分析.气象, 2016, 42(4):424-435. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qx201604005
    [21] 余贞寿, 冀春晓, 杨程, 等.同化风廓线雷达资料对浙江降水预报改进评估.应用气象学报, 2018, 29(1):97-110. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20180109&flag=1
    [22] 张林, 刘永柱.GRAPES全球四维变分同化系统极小化算法预调节.应用气象学报, 2017, 28(2):168-176. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170204&flag=1
    [23] Pathack B, Nas h J, Smout R, et al. WMO Intercomparison of High Quality Radiosonde Systems. Instruments and Observing Methods Report No. 94, WMO/TD-No. 1354, Geneva: WMO, 2006.
    [24] 世界气象组织. 气象仪器和观测方法指南(第六版). 2005.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-05
  • 修回日期:  2018-06-11
  • 刊出日期:  2018-09-30

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