226 / 2023-04-02 23:32:21

基于WRFDA-Chem三维变分同化的中国地区PM2.5同化研究

气溶胶同化，三维变分，模式分辨率，观测代表性，PM2.5

将最新开发的WRFDA-Chem大气化学三维变分（3DVAR）同化系统引入北京城市院睿图-化学环境气象预报系统（RMAPS-Chem），利用中国地区地面PM_2.5和PM₁₀质量浓度逐小时观测资料开展同化预报实验，全面分析了大气化学同化技术在业务预报中的影响。基于模式和观测之间代表性连续性对同化效果具有十分重要的影响，进一步采用与睿图-化学预报系统相同的嵌套模式配置进行了同化对照实验，以研究在3km和9km两种精细分辨率下的PM_2.5同化效果及背后的影响因素。cycle_6h的同化结果表明，同化地面站点观测显著改善了PM_2.5和PM₁₀初始场模拟性能，相关性增加约0.3，均方根误差（RMSE）降低约40%。且PM_2.5和PM₁₀初始场优化后同化效果能持续24小时以上。PM_2.5/PM₁₀的24小时预报平均RMSE分别降低了25%/10%，相关性增加了14%/25%。DA循环频率从6小时加密为逐小时可以进一步改善PM_2.5和PM₁₀的预测。更好地理解和诊断模式不确定性，可以促进模式和同化系统的协同发展。不同网格分辨率下同化效果的差异表明，同化之前进行偏差修正，可以获得更多的同化收益。