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FY4B/AGRI全天空卫星亮温EnKF同化对北京一次高影响大范围冰雹过程模拟的影响研究

FY4B/AGRI、EnKF同化、RTTOV、冰雹、可预报性

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.20 灾害性天气的资料同化与发生发展机理

2025年5月13日，北京遭遇了一场罕见的大范围强冰雹天气。全市16个区均受影响，最大冰雹直径约5厘米。全市约4.5万辆车受损，估损约3亿元，并因车主桥下违停躲避导致严重拥堵。此次过程由多个对流系统相继发展所致。16时后，一条东北-西南向线状对流自西北进入北京北部；18-19时，受系统南部冷池影响，北京中西部触发多个高架对流并不断合并加强，至20时左右演变为一条新的线状对流系统横扫城区。

传统业务模式对该事件造成冰雹的母体出现漏报或3-4小时滞后。本研究利用我国新一代FY4B/AGRI全天空卫星亮温的EnKF同化技术，对该冰雹过程进行了模拟。EnKF同化具备时变背景误差协方差的优势，是强对流模拟的重要手段。但我国FY-4静止卫星的中低层水汽通道亮温数据此前多用于变分同化，尚未用于集合同化预报系统。为此，本研究在WRF/PSU-EnKF系统中引入了RTTOV辐射传输模式，构建FY-4/AGRI观测算子，采用40个成员开展同化和预报试验。结果表明，在对流触发前同化FY4B/AGRI全天空水汽通道亮温数据，能有效改善预报场的热力与动力结构，显著提升冰雹生成区中低层的水汽含量，增强中层风切变，使超级单体综合指数增加；同时，卫星同化优化了前期对流产生的冷池出流结构，促进了后续线状对流单体的组织与触发，使造成冰雹的对流系统出现的时间、地点和形态均更接近观测。