GPS掩星觀測資料之全球模式同化研究(II)

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Title:	GPS掩星觀測資料之全球模式同化研究(II)
Authors:	張忍成
Keywords:	GPS掩星觀測三╱四維變分資料同化
Date:	2005
Issue Date:	2009-08-04
Abstract:	「福爾摩沙衛星三號」（FORMOSAT-3/COSMIC）計畫之微衛星群（6顆）預定於2005年秋後發射，每日將可提供約2500-3000筆大氣「掩星」（Radio Occultation；RO）折射事件觀測臨邊探空（limb sounding），可用資料包括不同反演程度所導出之「溢相位」（excess phase）、「偏折角」（bending angle）、「折射率」（refractivity）以及乾溫度、氣壓（甚至水汽）等。由於其近乎全球均勻之分佈，可涵蓋傳統觀測不易取得之海上資訊，並挾其具有高垂直解析（200 m ~ 1 km）之優勢，且幾不受雲及降水之影響，能彌補傳統探空及一般衛星觀測之缺失，可成為中央氣象局數值天氣預報系統絕佳的輔助分析資料來源之一。事實上，「福衛三號」計畫的科學目標之一。即希望其RO觀測資料能被應用到氣象分析與預報作業上。本計畫的終極目的即在協助氣象局建立具有同化GPS掩星觀測（尤其較「原始」者）的能力，以達上述的科學目標。具體而言，本計畫擬將變分同化「偏折角」或「折射率」資料所需之觀測及其伴隨（adjoint）算子，分別建置在氣象局的四維變分同化原型系統及作業之三維變分同化系統中，進行「模擬觀測系統同化實驗」（OSSE）及「觀測系統同化實驗」（OSE），藉以了解模式分析（與預報）在納入COSMIC資料之可能影響。前期工作已將同化「偏折角」所用之二維GPS ray-tracing觀測算子及其伴隨（adjoint）算子，做移除對流層頂附近系統性偏差之修正，並分別建置在氣象局研究用的全球四維變分同化原型系統中（T42/L30），以及作業用之三維變分同化系統上（T119/L30，測試版為T79/L30）。唯在未做任何簡化情況下，同化偏折角作業分析耗時甚久，因而94年度的主要工作，除將持續進行同化CHAMP與SAC-C之偏折角資料的影響研究外，將在加速偏折角同化分析之作業時間，如降低觀測資料解析度及混合使用局地折射率算子等，以為進行FORMOSAT-3/COSMIC.資料之後分析平行測試實驗之準備。此外，吾人亦擬進行使用所謂線性非局地折射率觀測算子（linearized non-local refractivity operator）之初步誤差特性分析。
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