同化福衛七號掩星折射率對熱帶氣旋生成影響之探討:以2006年颶風Gordon為例的觀測系統模擬實驗
Understanding the impact of assimilating FORMOSAT-7/COSMIC-2 radio occultation refractivity on tropical cyclone genesis: OSSE using Hurricane Gordon (2006) as a case study
DOI: https://doi.org/10.1002/qj.4455
本研究為楊舒芝教授研究團隊(楊舒芝教授、博士後研究員張志謙)與美國加州大學戴維斯分校陳淑華教授合作之研究成果,於2023年3月25日發表於Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (QJRMS)期刊。
這篇文章是利用觀測系統模擬實驗(Observing system simulation experiment, OSSE),以大西洋上一個可預報度較低的颶風Gordon (2006)為個案,探討同化福衛三號(F3C)與福衛七號(F7C)掩星觀測對熱帶氣旋生成預報的影響。與OSSE中的真實場相比,F3C實驗中Gordon的生成時間延遲14小時,而F7C實驗僅延遲2小時(圖一)。分析結果顯示,同化更高密度的F7C掩星觀測,可有效修正水氣場、中層重力位高度場以及渦度場,進而提升對旋生過程的預報能力。
更重要的是,本研究是首次利用同化F3C與F7C掩星觀測所產生之分析場,指出模式初始場除了需要在中層(如500hPa)存有氣旋性渦度外,氣旋核心區亦需具備最低總可降水量(54mm),方能促成氣旋的生成(圖二)。若能準確掌握氣旋發展的過程,將有助於提升降水預報。
此外,從兩組F7C的敏感度實驗結果還發現,當F7C的折射率觀測在低層存有負偏差(bias)時,對Gordon的旋生預報並未造成負面影響。原因在於底層偏差資料對中層渦度的影響有限,且EnKF因具流場相依的特性,使折射率與水氣場在旋生敏感區域呈現Dipole型的誤差相關,反而錯誤地增強氣旋附近的水氣,這類情況易發生於EnKF。若完全移除三公里以下的F7C觀測,則會減少氣旋的環境水氣,降低對旋生過程的預報能力,但其表現仍優於F3C實驗。