衛星觀測輻射資料之一維變分反演法

周鑑本 李尚武

中央氣象局

(中華民國八十五年十一月二日收稿；中華民國八十六年九月五日定稿)

摘要

　　本實驗利用一維變分及疊代法進行數值模式直接使用衛星觀測資料的測試。實驗首先以理想化大氣作為校驗用的“真值”，然後在此理想化大氣與由輻射模式計算出此理想化大氣下的輻射值中分別加入隨機誤差，模擬數值預報模式所提供的背景剖面與衛星觀測值。實驗亦選取實際資料進行初步的反演測試。理想資料測試結果顯示，此變分反演法可以依衛星觀測來修正背景剖面而減少其誤差。實驗的敏感度測試顯示，背景場參數的雲高誤差主要影響反演的收歛個數，但是並不影響對溫溼剖面的調整。而且當雲高的誤差標準差在100hPa與50hPa時，雲高與雲量則有明顯的修正。反演結果的另一主要現象是背景場誤差的垂直相關性與誤差的修正量間約成正比。對於溫度剖面的修正量而言，中高對流層的誤差約減少0.5°K至1.0°K。而水氣（g/Kg）修正量的對數值約可減少0.1的誤差，主要亦發生在中高對流層。從各項測試中的發現地表的溫度有0.6°K至1.0°K的修正量，但是對地面空氣溫度則無影響。在尚未完成實際背景場的誤差統計前，對實際TOVS衛星觀測資料個案的反演測試採用假設的誤差協方差矩陣，反演結果仍有較小量的誤差修正。我們推估此不明顯的誤差修正量主要的原因為假設的協方差矩陣與實際的背景場誤差性質有異所致。因此，若以數值模式預報為背景場則模式的誤差統計是改進反演品質的重要因素之一。

關鍵詞：反演、資料同化