資料同化與可預報度實驗室–利用掩星觀測探討氣象區域混成增益矩陣同化系統之特性

本系博士後研究員張志謙與楊舒芝教授利用區域數值氣象模式三維變分系統(WRF-3DVAR)及楊教授研究團隊所建置的NCU WRF-LETKF同化系統建立新的氣象區域混成增益矩陣同化系統(WRF-Hybrid Gain Data Assimilation, HGDA)。本研究利用理想觀測系統模擬實驗，並針對福衛掩星觀測資料(Radio Occultation)探討WRF-HGDA同化系統的特性。
 
研究結果顯示(下圖)，WRF-HGDA同化系統的表現優於WRF-LETKF以及WRF-3DVAR同化系統，尤其是WRF-HGDA透過WRF-3DVAR所提供的誤差修正，可有效地改善WRF-LETKF因大氣低層離散度不足的問題而產生修正受限的問題。整體而言，福衛七號所提供的掩星觀測資料在WRF-HGDA系統中有更佳的同化效益，具有最小的低層溫濕度分析誤差，此結果也代表使用更進階的同化方法同化掩星觀測能建立更可靠的低層熱力場。惟在900-300hPa的溫度場，因WRF-3DVAR提供的修正資訊較不理想，連帶影響WRF-HGDA的同化表現。後續可透過調整WRF-HGDA使用的結合權重提升WRF-HGDA同化系統於中高層溫度場的表現。
 
本研究已發表於Scientific Online Letters on the Atmosphere (SOLA)。
Chang, C.-C., S.-C. Yang and S. G. Penny, 2022: A regional hybrid gain data assimilation system and preliminary evaluation based on Radio Occultation reflectivity assimilation, SOLA, in press, https://doi.org/10.2151/sola.2022-006

圖一 為水氣場(第一排)、溫度場(第二排)與水平風場(第三排)在第一個同化循環(左側)與第五個同化循環(右側)的平均方均根誤差(RMSE)。圖內藍色、紅色及綠色線段分別為使用WRF-3DVAR、WRF-LETKF以及WRF-HGDA同化福衛三號掩星觀測資料(虛線)或福衛七號掩星觀測資料(實線)的表現。
原文轉載自【國立中央大學大氣科學系】
http://www.atm.ncu.edu.tw/news_1.php?id=352