中国环境科学

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

单位：1. 天津市环境气象中心, 天津 300074;2. 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室, 天津 300074;3. 天津市气象科学研究所, 天津 300074

关键词：气溶胶,资料同化,三维变分,数值预报

基金：天津市自然科学基金资助项目（19JCQNJC08000）；天津市重大专项（18ZXAQSF00130，18ZXSZSF00160）；国家自然科学基金资助项目（41771242）；中国气象局创新发展专项（CXFZ2021Z034）；天津市气象局科研项目（202011ybxm04）

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24h PM2.5浓度预报也有明显改进.

来源：2021年第12期

《中国环境科学》期刊编辑部

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