NRL полностью интегрирует GPS-радиозатменное зондирование в глобальное прогнозирование погоды

После тщательной проверки положительного влияния на повышение точности прогнозов ученые из Отдела морской метеорологии Исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) внедрили усвоение данных GPS-радиозатменного зондирования (GPS RO) в оперативную Глобальную систему прогнозов ВМС США (NOGAPS). Усвоение этих данных снижает систематические погрешности температуры в верхней тропосфере и нижней стратосфере в NOGAPS и создает комплементарное взаимодействие с данными радиационных измерений от других датчиков, также используемых в системе.

"Спутниковые измерения часто демонстрируют систематические смещения по сравнению с прогностической моделью. Это может быть связано с погрешностями в самой модели или в быстрой модели радиационного переноса, используемой при усвоении данных, а также с проблемами датчиков, недостаточными знаниями в области спектроскопии или особенностями обработки данных", — поясняет доктор Нэнси Бейкер, руководитель секции усвоения данных NRL. GPS-RO помогает обеспечить относительно несмещенную точку отсчета для процедур усвоения и коррекции смещений".

Техника GPS RO предполагает прием сигнала от спутника GPS спутником на низкой околоземной орбите (LEO). Когда LEO-спутник восходит или заходит относительно приемника, сигнал проходит через различные слои атмосферы, преломляясь. Профили угла преломления или рефрактивности выводятся из точных измерений временной задержки сигнала. Величина рефракции зависит от профиля плотности атмосферы, который является функцией температуры, давления и содержания водяного пара в слое.

Система усвоения данных NRL (NAVDAS-AR), использующая четырехмерный вариационный метод (4D-Var), служит фронтендом для NOGAPS и способна усваивать данные об угле преломления от GPS RO. Усваиваемые профили содержат около 250 измерений от поверхности до высоты 40 км.

До начала усвоения данных GPS поля модели в нижней стратосфере демонстрировали систематические смещения. Внедрение стало возможным благодаря использованию пакета обработки радиозатменных данных (ROPP), разработанного в EUMETSAT. ROPP позволяет напрямую усваивать данные об угле преломления с различных спутниковых систем. Добавление этих данных позволило уменьшить поправки на смещения для датчиков AMSU-A, SSMIS, IASI и AIRS, что, в свою очередь, дало возможность использовать дополнительные каналы с этих сенсоров.

В совокупности эти изменения значительно улучшили прогнозы NOGAPS и прогнозы траекторий тропических циклонов на всех заблаговременностях. Оценка влияния наблюдений с использованием сопряженных моделей показывает, что данные GPS RO последовательно оказывают благотворное влияние, сокращая ошибку 24-часового прогноза.