准确地指定观测误差是正确同化观测资料的前提。云对卫星观测有巨大影响,准确区分有云和晴空区卫星资料,不仅是晴空同化的重要步骤,分别针对有云和晴空区卫星资料进行偏差订正和观测误差估计,也是全空卫星同化研究的重要方向。但是搭载于风云-3D卫星的微波温度计MWTS-2的同化应用因其缺少窗区通道而一直受到云检测准确性不足的制约,尤其是陆地地区,复杂的下垫面为MWTS-2云区和晴空资料的识别带来了更多的困难。
博士研究生毛伽丽,在秦正坤教授和中国气象局的李娟研究员指导下,尝试利用同平台微波湿度计MWHS-2资料对水汽敏感的特点,建立了基于单视场通道间亮温变率的湿度计云指数,通过空间匹配方式实现MWTS-2陆地地区有云和晴空资料的准确识别(图1)。实际检测结果表明,与同卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI-2)云产品相比,新方法有云资料检测率可以达到75%以上,且晴空资料错检率明显低于目前的散射指数方法,从40%减小到约26%。
图1 2021年9月25日0600 UTC时刻 (a)MERSI-II云检测产品和(b)云检测指数空间分布图。
更重要的是,在部分地表类型的非降水云区,新检测方法建立的云指数与云区OMB(观测亮温-模拟亮温)差值呈现很好的线性关系(图2)。统计结果表明,基于新的云指数可以有效调整非降水云区资料的系统偏差。这也证明了新建云指数在陆地全空同化中的应用前景。
图2 2021年7-9月云检测指数(CI)与观测减背景场之差(OMB)的分段先性关系。填色表示对应区间内点的计数
详细信息请见:
Mao, J., Qin, Z. & Li, J. (2024) A microwave temperature sounder (MWTS)–microwave humidity sounder fusion cloud detection method for land data from the FengYun-3D MWTS and its impact on error estimation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1–13. Available from: https://doi.org/10.1002/qj.4878