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4、申报要求: 申报单位应为国家级业务科研单位,有沙尘暴业务化监测服务基础,具备全球遥感资料准实时获取和处理能力,具有静止/极轨气象卫星遥感沙尘暴监测算法开发和全球沙尘暴业务化监测能力.

5、经费安排: 课题总经费480万元,其中国拨经费480万元. 课题2:沙尘暴的数值预报与卫星资料同化技术研究

1、研究目的: 发展以我国新一代极轨气象卫星风云三号资料和产品为主的沙尘暴数值同化系统;

继续优化沙尘暴数值预报业务系统,并利用我国新一代数值天气预报模式GRAPES,发展具有自主知识产权的亚洲沙尘暴数值预报/同化系统,提高沙尘暴数值预报系统的预报准确率,增强沙尘暴的预报/预警能力.利用包含我国沙尘气溶胶辐射参数化方案的沙尘暴数值预报系统,给出中国地区沙尘气溶胶辐射强迫的分布特征,并结合其他资料,进行中国地区沙尘气溶胶辐射强迫的研究.

2、主要研究内容: 改进沙尘释放方案,提高起沙通量的准确度 利用最新动态的风蚀资料库,改进土壤空气动力学粗糙度,疏松土壤团聚体的粒径分布,结皮程度等控制释放通量的因子的参数化方法;

利用土壤含水量观测、地理信息以及卫星遥感反演土壤湿度,建立沙源地土壤含水量参数化方案;

在以上工作基础上,结合不同天气条件下的边界层特征,改进沙尘释放通量的计算方案,提高不同粒度沙尘释放量的计算精度,优化起沙方案,为模式提供更准确的起沙通量. 完善风蚀资料库 为了提高沙尘释放通量的准确度,利用最新地理信息,基于多源卫星遥感地表信息,利用实验采样分析得到不同土壤的特征(粒度分布),在现有的风蚀资料库的基础上,扩充沙源分布、土壤质地、地表特征和雪盖等的动态变化信息,建立动态的风蚀资料库. 以卫星遥感数据为主的沙尘暴数值同化方法的研究 充分利用各种观测信息,提高模式的预报准确率.利用三维变分同化技术,在原有同化系统的基础上,对我国新一代极轨气象卫星风云三号的沙尘暴反演产品、地面能见度、沙尘暴天气现象和PM10的监测信息进行同化,建立与整个预报模式系统相适应的沙尘暴数值同化系统,为模式提供更准确的沙尘气溶胶的初始场. 沙尘气溶胶辐射参数化方案的研制 利用本项目卫星遥感和地面观测获得的沙尘气溶胶的物理和光学参数如中国典型沙漠地区沙尘的复折射指数和光学厚度,结合球形/非球形粒子的散射算法,获得中国典型沙漠地区沙尘气溶胶的各种光学参数:非对称因子、单次散射反照率、消光光学厚度和散射光学厚度等;

结合气体吸收的辐射计算方案,研制包括中国地区沙尘气溶胶在内的关键气溶胶种类和主要温室气体的辐射参数化方案;

利用新研制的辐射模式计算中国地区沙尘气溶胶的光学分布特征,然后与上述卫星遥感和地面观测获得的沙尘气溶胶的光学厚度作对比和校验,并以此为依据来改进沙尘的辐射参数化方案 沙尘暴数值预报系统的优化与业务化建设 在成熟的沙尘暴数值预报系统的基础上,以我国新一代数值天气预报模式GRAPES为基础,耦合新的地面和卫星资料数值同化系统、中国地区的沙尘气溶胶辐射参数化方案以及改进的起沙模式,优化沙尘气溶胶输送方案,完善和发展沙尘暴数值预报系统.解决有关模式时间和空间分辨率、运行稳定性以及计算效率等方面的科学和技术问题,完成该系统的业务化转化. 沙尘气溶胶辐射强迫的研究 利用新建立的包含我国沙尘气溶胶辐射参数化方案的沙尘暴数值预报系统,给出中国地区沙尘气溶胶辐射强迫的分布特征,并与本项目中卫星遥感资料得到的沙尘气溶胶辐射特征、地面辐射观测信息以及其它模式模拟的辐射特征进行对比分析,进行中国地区沙尘气溶胶辐射强迫的研究. 沙尘气溶胶对天气影响 利用新建立的包含我国沙尘气溶胶辐射参数化方案的沙尘暴数值预报系统,研究典型沙尘暴过程中沙尘气溶胶对辐射的影响,进而造成温度、风速以及降水的可能变化.并结合中国气象局气候系统模式,评估沙尘气溶胶对大气温度、大气环流和降水等可能造成的影响.