導(dǎo)語：大氣所主辦的國際期刊《大氣科學(xué)進(jìn)展》(AAS)在2017年11月刊連發(fā)兩篇文章論述高光譜紅外遙感信息在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中的應(yīng)用。其中的原創(chuàng)論文是由AAS的國際合作組織國際氣象與大氣科學(xué)協(xié)會(huì)(IAMAS)輻射委員會(huì)主席Byung-Ju Sohn教授撰稿，研究進(jìn)展亮點(diǎn)由美國威斯康星大學(xué)空間科學(xué)和工程中心Distinguished Scientist、國家“千人計(jì)劃”科學(xué)家李俊研究員撰寫。

　　搭載在氣象衛(wèi)星上的作為全球觀測(cè)資料重要來源之一的高光譜分辨率紅外(IR)探測(cè)儀器，例如搭載于Aqua衛(wèi)星上的AIRS，Metop-A/B衛(wèi)星上的IASI以及SNPP衛(wèi)星上的CrIS，其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過同化應(yīng)用到業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)(NWP)模式，能夠改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)。在全部的衛(wèi)星觀測(cè)中，紅外和微波探測(cè)儀的觀測(cè)對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)具有較重要的影響。雖然先進(jìn)的紅外探測(cè)儀在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)中占有重要地位，但由于其觀測(cè)數(shù)據(jù)量巨大，在全部可用的光譜通道中也只有數(shù)百個(gè)通道的觀測(cè)可被同化利用。例如，AIRS，IASI和CrIS分別擁有2372，8461和1305個(gè)光譜通道，也只有少部分觀測(cè)通道被主要的業(yè)務(wù)中心同化應(yīng)用到了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中。

　　為了有效地將高光譜紅外遙感信息同化到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中，已經(jīng)有多種篩選通道的方法被提出。例如，基于逐步回歸的方法用于AIRS的通道篩選;基于信息內(nèi)容分析以及相關(guān)限制條件的篩選方案;基于雅可比矩陣及迭代方法的篩選方案，順序篩選通道以獲得較大信息量;在標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)方案以便在通道篩選過程中可以更好的模擬和量化光譜通道間相關(guān)誤差;基于較好流依賴在有云情況下的通道篩選方案等。這些方法都可以有效地篩選一組通道，為同化輻射量提供優(yōu)化信息，尤其是地球同步衛(wèi)星上的先進(jìn)的高光譜探測(cè)儀;例如，搭載在風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星上的干涉式高光譜紅外探測(cè)儀GIIRS。

　　李俊研究員指出，通道篩選方案大都是基于信息內(nèi)容分析，同時(shí)考慮非線性及其他因素(例如，相關(guān)誤差)的影響。信息內(nèi)容分析方法的一大局限在于采用線性方法篩選具有高度非線性的吸收通道(例如，與溫度相比，水汽吸收通道的輻射量與大氣中水汽的含量之間具有較大的非線性關(guān)系)。《大氣科學(xué)進(jìn)展》2017年第11期封面論文發(fā)展了一種衛(wèi)星大氣紅外探測(cè)器通道選擇的新方法，改進(jìn)了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的性能。在這張封面圖中，右側(cè)的衛(wèi)星環(huán)繞地球展現(xiàn)了作者從歐洲氣象衛(wèi)星的314個(gè)IASI通道中重新選擇了一系列通道，從而發(fā)展了新的通道選擇方法;左側(cè)的數(shù)據(jù)地球展現(xiàn)了通過新方法明顯降低了衛(wèi)星反演水汽的誤差，最終服務(wù)于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)性能的改進(jìn)。

　　韓國首爾大學(xué)Byung-Ju Sohn教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的通道篩選方法，通過計(jì)算每個(gè)獨(dú)立添加的通道對(duì)一維變分分析結(jié)果的改進(jìn)來篩選通道。在通道篩選過程中，Byung-Ju Sohn教授團(tuán)隊(duì)定義通道評(píng)分指數(shù)(CSI)作為成功篩選的標(biāo)準(zhǔn)。在314個(gè)EUMETSAT選取的IASI通道中，通過計(jì)算每個(gè)獨(dú)立通道的CSI 貢獻(xiàn)，200個(gè)通道被系統(tǒng)自動(dòng)成功篩選。在英國氣象局(UKMO)的一體化模式中，與目前業(yè)務(wù)使用的183個(gè)通道相比，采用重新篩選的通道對(duì)上層大氣中的水汽及總降水量的預(yù)報(bào)都具有改進(jìn)作用(水汽預(yù)報(bào)誤差減小)。

　　李俊研究員在《大氣科學(xué)進(jìn)展》2017年第11期發(fā)表的“Research Highlight”中，對(duì)Byung-Ju Sohn教授研究團(tuán)隊(duì)的工作給予了好評(píng)。李俊研究員評(píng)價(jià)道：“Noh等(2017)的工作對(duì)于將高光譜紅外探測(cè)器的遙感信息，尤其是水汽遙感信息有效地應(yīng)用到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中，具有至關(guān)重要的發(fā)展作用?！?/span>

　　在全部的衛(wèi)星觀測(cè)中，紅外和微波探測(cè)儀的觀測(cè)對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)具有重要的影響。Noh等(2017)的工作對(duì)于將高光譜紅外探測(cè)器的遙感信息，尤其是水汽遙感信息有效地應(yīng)用到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中，發(fā)揮重要作用，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自然災(zāi)害預(yù)防等均具有重要意義。

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