卫星资料已经成为全球和区域数值预报模式资料同化中不可或缺的一部分，卫星微波探测作为全球预报中最有价值的观测之一，已在一些数值预报中心实现全空同化业务运行，但云相关的误差仍会使得全空同化对温度场的分析和预报产生负面影响。与微波相比，红外卫星探测受云影响更大，模型中云参数预报精度的限制、云区辐射传输模型的不确定性、以及观测与背景场云模拟的不一致性，都会导致受云影响的红外资料直接同化更加具有挑战性。因此，对云和降水进行准确检测是微波和红外资料同化中关键技术。
陈耀登教授团队及其博士生秦璐瑶、闫旭升，联合中国气象局地球系统数值预报中心马刚研究员、中国气象局气象探测中心张鹏研究员等合作建立了一种针对风云卫星的微波和红外探测的晴空通道云检测方法，在准确识别云的三维分布情况下，使风云卫星资料得到更充分的利用，为同化系统提供更多宝贵的观测信息。
研究表明，三维动态云检测方法相比二维云掩膜方法，可以在不改变同化的风云卫星观测质量的情况下，将MWTS-2与GIIRS资料同化数量提升两倍以上。循环同化预报试验也表明，三维动态云检测方法可以改善台风个例以及一周平均的预报结果。
图1. (a)MWTS-2、(b)GIIRS使用二维云掩膜和三维动态云检测方法同化的观测数
图2. MWTS-2(a)通道5、(b)通道6、(c)通道7偏差订正后以及GIIRS(d/g)通道3、(e/h)通道27、(f/i)通道80偏差订正前后的OMB概率密度分布(PDF)。蓝线和红线分别表示MWTS-2二维云检测和三维动态云检测试验，(d-f)和(g-i)分别表示GIIRS二维云检测和三维动态云检测试验
图3. 2019年8月7日1800 UTC开始的台风Lekima个例二维云检测试验（蓝色）和三维动态云检测试验（红色）预报的(a)路径、(b)CSLP(hPa)和(c)MWS(kt)。最佳路径（黑色）来自JTWC
图4. 10天预报的温度平均RMSE，红线为三维动态云检测试验，黑线为二维云检测试验
上述研究结果在区域模式以及我国的CMA-GFS模式中均成功构建，有效提升了国产风云气象卫星的资料利用率，且对初始场精度提升和预报改善均有积极的贡献。相关成果发表在该领域著名期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》（影响因子8.2）与《Advances in Atmospheric Sciences》上。
详细信息请见：
[1] L. Qin, Y. Chen*, G. Ma*, et al. 2023: Assimilation of FY-3D MWTS-II radiance with 3D precipitation detection and the impacts on typhoon forecasts, Advances in Atmospheric Sciences, 40(5): 900-919. https://doi.org/10.1007/s00376-022-1252-x
[2] Yan X, Chen Y.*, Ma G, et al. 2023: A 3D Cloud Detection Method for FY-4A GIIRS and its Application in Operational Numerical Weather Prediction System. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2023, 61: 1-13. https://doi.org/10.1109/TGRS.2023.3307563