基于气溶胶三维变分同化天津PM2.5数值预报研究

• 作者: 杨旭 唐颖潇 蔡子颖 韩素芹 董琪如 杨健博 朱玉强 樊文雁
• 来源期刊: 中国环境科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 气溶胶 资料同化 三维变分 数值预报
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 大气污染与控制|Air Pollution Control
• 页码范围: 5476-5484
• 页数: 9页
• 分类号: X513
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-6923.2021.12.003

摘要

基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM2.5数值预报效果的影响,以期为提升天津空气质量预报能力提供支撑.结果表明:气溶胶同化各控制变量背景误差水平相关系数的衰减尺度约50km,垂直方向上400m高度与模式底层的相关系数衰减至0.6左右;观测资料范围对同化结果影响显著,仅采用天津地区观测数据进行同化,对重污染过程期间天津地区PM2.5浓度模拟的影响时效约12h,采用模拟区域内所有观测数据进行同化影响时效可持续24h以上,且模拟效果更优;采用三维变分同化技术,实现地面PM2.5观测资料同化,天津地区PM2.5数值预报效果显著提升,预报值和实况值之间的相关系数由0.74增加到0.87,均方根误差由32.3μg/m3减小为22.4μg/m3,平均相对误差由39.9％减小为27.1％;同化对模式初始时刻的改进效果最明显,随时间同化效果衰减,14h内改进效果最佳,对24hPM2.5浓度预报也有明显改进.