今天的气象卫星为科学家提供了一个独特的机会来评估各种再分析数据集描述多层对流层水蒸气的能力。因此，一个研​​究小组开展了一项研究，根据东亚地区先进向日葵成像仪的测量结果，评估六个代表性再分析数据集中的多层水蒸气描述。由于水蒸气在云和降水的形成中很重要，因此科学家更好地了解水蒸气和各种数据集之间的偏差至关重要。

他们的研究成果于 2023 年 7 月 29 日发表在《大气科学进展》杂志上。

科学家使用现代天气预报模型将一段时间内的历史观测结果融合起来，生成再分析数据集。气候研究界的科学家使用大气再分析数据集来更好地了解大气过程和变化，识别气候变化并评估气候模型。然而，大气水蒸气是再分析数据集中人们最了解的大气变量之一，因为它的变异性高、测量不足以及再分析数据中发现的缺陷。

“由于水蒸气在云和降水的形成中起着关键作用，并对地球系统的能量预算有重大影响，因此评估再分析数据集重现水蒸气分布和变化的能力非常重要，识别不同数据集之间的水汽偏差或差异，并为再分析处理系统的未来改进提出建议。”气象局国家卫星气象中心的说。

该团队使用了高级 Himawari 成像仪在 2016 年收集的数据。该成像仪搭载在 Himawari-8 卫星上，收集东亚上空的日常测量数据。该团队研究了六个再分析数据集中多层水蒸气的偏差特征。这六个来自主要气象预报中心的数据集包括ERA-Interim、ERA5、CFSR、MERRA-2、JRA-55和CRA。

“新一代地球静止气象卫星上先进成像仪的高时空分辨率辐射为评估各种数值模型描绘的多层对流层水蒸气提供了独特的机会，”李说。与极轨卫星的成像仪相比，这些成像仪使科学家能够更好地了解大气水蒸气的日常变化。

该团队的研究表明，与卫星水蒸气观测结果相比，六个广泛使用的再分析数据集显示了对流层上层一致的湿润偏差。湿偏差描述了一些预报员如何高估降水概率。对流层中部的偏差比对流层上层的偏差小。同时，青藏高原的水汽偏差最为显着。“这些结果可以为气候建模界提供一个有用的工具，用于识别和解决与水蒸气模拟相关的问题，”李说。

首尔国立大学教授 BJ Sohn在《大气科学进展》上发表的研究亮点中评论了该团队的工作。他指出，该团队采用了一种新颖的方法，模拟卫星测量的辐射率，而不是依赖卫星检索的水蒸气产品。索恩说：“他们的研究令人信服地说明了如何有效利用卫星观测来增强我们对气候科学和气象学的理解。”

展望未来，该团队希望扩大他们的研究。“由于目前再分析数据中的水汽模拟存在明显差异，因此值得进一步研究与水汽高度相关的云和降水变量的缺陷。”李说。像这样的评估工作可以为建模和数据同化社区提供有用的反馈，以改进未来的再分析数据集。这些改进可以带来更准确的天气和气候预报。“最终目标是通过更好地利用气象卫星观测来改进大气水汽、云和降水分布和过程的建模，”李说。

研究团队包括南京信息工程大学的Di Di;北京国家卫星气象中心的和李波;薛云恒，成都信息工程大学;中山大学、南方海洋科学与工程实验室的敏敏;和来自威斯康星大学麦迪逊分校的李正龙。