风云卫星协同多源观测的三维水汽融合算法研究

Humidity is the most important parameter in atmosphere.Three dimensional humidity plays an important role in diagnosis and prediction to mesoscale and stormscale weather events,especially in quantity precipitation forecast.It is also the key factor in weather modification operation and utilization of atmospheric water resources.In this project we will study the methods for calculating three dimensional humidity using Fengyun satellite data and other data (including GPS ,radiosonde,radar ,conventional data etc). A three dimensional humidity analysis model will be created to get high resolution humidity field which can fuse multi-source meteorological data in China.Validation will be conducted through comparing with field observation data (including data from Shouxian field campain in 2008 and Tibetan campain in 2009),radiosonde data and satellite retrival data.And NWP simulation experiment will be developed to estimate three dimensional humidity analysis model.The three dimensional humidity analysis model will take advantage of multi-source data,and has the characteristic of high spacial and tempral resolution,vertical layer can be adjusted.

水汽是大气中重要的气象参数,大气中三维水汽分布对于中尺度和风暴尺度天气的理解和预报，特别是定量降水预报非常重要,对于人工影响天气作业时机把握、空中水资源开发等均有重要指导意义。本项目拟研究将中国风云二号静止气象卫星数据，风云三号微波辐射计、红外分光计等气象卫星数据，与GPS、探空、雷达、常规观测以及其他数据进行协同融合的方法，建立一套针对中国环境的基于卫星及其他多源数据的高分辨率三维水汽计算模型，用于计算获得高分辨率大气三维水汽场；另外利用野外试验数据（包括2008年寿县观测数据，2009年青藏高原观测数据等）、探空、同类卫星观测数据等对产生的三维水汽数据进行定量验证，并通过开展典型天气事件中的数值预报模拟应用进一步对三维水汽算法模型进行评估。该三维水汽融合算法的建立，将集合包括卫星及其他各种资料的优势,计算的三维水汽数据具有高时空分辨率、具有多种垂直层数。

项目按照申请书目标要求，完成了计划书及申请书规定的研究目标要求，实现了任务书研究目标。项目建立了基于多种卫星资料，并协同雷达、GPS、探空等多源资料的三维水汽融合计算模型，该模型可以获取高时空、高垂直分辨率的三维水汽融合产品；通过定性、定量及数值预报模式评估证明，项目建立的三维水汽融合系统，可自动化地连续处理风云气象卫星、常规、探空和雷达数据、GPS等多种观测数据，生成高时空分辨率三维水汽数据。与实况数据的对比验证，融合数据的分析结果与实际探空观测的平均误差和均方根误差结果总体上要优于GFS，低层优于再分析，与野外观测数据相比，误差控制在20%以内，但其时间和空间分辨率均优于再分析，具有科研业务使用潜力；通过对台风、暴雨等天气过程的预报试验评估均证明，该水汽系统能够提供较客观模式初始场，改善了模式初始场的水汽模拟，从而对降水及台风的预报起到正效果。项目完成研究论文24篇；培养研究生2名，培养2名访问学者，培养1名研究员，项目资助下，开展国际交流3次；获得1项软件著作权。