近地层卫星观测同化对于强对流等天气触发预报具有重要意义。然而地表敏感的卫星红外辐射尚未在数值预报模式上被很好地同化，一方面，辐射传输模式的地表发射率模型不够精确，另一方面，数值模式的地表温度（LSST）预报不确定性很大，阻碍了近地层卫星辐射的有效同化。本研究探索了在区域模式的循环同化系统中改善新一代静止卫星陆上亮温模拟的可能性。在GSI同化系统中发展了地表温度观测信息约束模块，同化台站地表温度观测数据。通过构建地表温度的方差和误差空间尺度以及地表温度与大气温度之间的误差相关性来描述背景误差协方差，分别在夏季和冬季的白天和夜间研究了地表温度资料同化的性能。以地表温度分析场为辐射传输模式的输入，并采用逐月更新的地表发射率数据，模拟陆地静止卫星亮温，地表敏感通道亮温的观测-模拟差O-B在日变化等方面得到显著改善，可用资料量显著提高。
  基于地表温度观测信息约束的卫星辐射同化方案，开展了FY-4A/AGRI和Himawari-8/AHI成像仪陆上卫星资料同化研究，分别模拟了局部对流性降水和天气尺度降水个例。在24小时定量降水预报（QPF）方面，在通过观测信息改进LSST分析场后同化卫星辐射的两步同化策略（ExpL2）优于不考虑LSST改进的传统试验（ExpL）。前者比后者更好地描述了大气不稳定性和水汽辐合强迫，ExpL试验中较大的亮温模拟偏差是降低分析场质量和降水预报效果的原因。对华东地区不同天气背景、不同尺度特征的强对流过程批量分析表明，陆上卫星低层通道同化对于局地触发的对流过程具有更明显的影响。本研究结果表明，结合LSST观测信息约束的辐射模拟方案，对改进陆上卫星资料同化具有重要意义。

卫星资料同化