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Retrieval and Application of Rapid-Scan Atmospheric Motion Vectors Using an Infrared Channel of the INSAT-3DR Satellite
Pure and Applied Geophysics ( IF 2 ) Pub Date : 2021-04-28 , DOI: 10.1007/s00024-021-02687-1
Dineshkumar K. Sankhala , Prashant Kumar , Sanjib K. Deb , Neeru Jaiswal , C. M. Kishtawal , R. M. Gairola

The advanced Indian meteorological satellite INSAT-3DR was configured in rapid-scan mode during the formation of tropical cyclone ‘Fani’ over the North Indian Ocean. This study is carried out to explore the possibility of further enhancement in atmospheric motion vectors (AMVs) to understand the extreme weather event using rapid-scan observations. A novel experiment has been performed to retrieve rapid-scan AMVs (RS-AMVs) with different tracer sizes at two different temporal scales (10 and 15 min) using the Thermal Infrared (TIR)-1 channel of the INSAT-3DR satellite. The RS-AMVs are able to capture small-scale variations of winds in rapid-scan mode, compared to AMVs retrieved by the operational INSAT-3D satellite available at 30-min intervals. Initial quality assessment of retrieved RS-AMVs is performed using winds from NCEP final analysis, ERA-5 reanalysis, and radiosonde observations. The number of wind vectors are enhanced significantly in RS-AMVs against operational AMVs from INSAT-3DR. An improvement of about 12% in RS-AMVs relative to operational 30-min INSAT-3D-retrieved AMVs has been achieved. Moreover, a sensitivity study has been performed using four-dimensional variational data assimilation experiments to understand the impact of newly retrieved RS-AMVs against operational INSAT-3D-retrieved AMVs for tropical cyclone Fani. Results suggest noteworthy improvements in track prediction when RS-AMVs are used for assimilation as compared to operational AMVs. The model-simulated surface wind structures are also compared with satellite observations for the radius of the maximum winds \((R_{\max } )\) and the maximum radial extent of surface winds.



中文翻译:

利用INSAT-3DR卫星的红外信道检索快速扫描的大气运动矢量并应用

在北印度洋上空形成热带气旋“ Fani”的过程中,先进的印度气象卫星INSAT-3DR被配置为快速扫描模式。进行这项研究是为了探索进一步增强大气运动矢量(AMV)的可能性,以便使用快速扫描观测来了解极端天气事件。使用INSAT-3DR卫星的热红外(TIR)-1通道,已进行了一项新颖的实验,以两个不同的时间尺度(10和15分钟)检索具有不同示踪剂尺寸的快速扫描AMV(RS-AMV)。与可运行30分钟的INSAT-3D卫星获取的AMV相比,RS-AMV能够以快速扫描模式捕获小范围的风。回收的RS-AMV的初始质量评估是根据NCEP最终分析的结果进行的,ERA-5重新分析和探空仪观测。与INSAT-3DR的运行AMV相比,RS-AMV中的风向矢量数量显着增加。相对于运行30分钟INSAT-3D回收的AMV,RS-AMV的性能提高了约12%。此外,已经使用四维变分数据同化实验进行了敏感性研究,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的有效INSAT-3D回收AMV的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 与INSAT-3DR的运行AMV相比,RS-AMV中的风向矢量数量显着增加。相对于运行30分钟INSAT-3D回收的AMV,RS-AMV的性能提高了约12%。此外,已经使用四维变分数据同化实验进行了敏感性研究,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的有效INSAT-3D回收AMV的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 与INSAT-3DR的运行AMV相比,RS-AMV中的风向矢量数量显着增加。相对于运行30分钟INSAT-3D回收的AMV,RS-AMV的性能提高了约12%。此外,已经使用四维变分数据同化实验进行了敏感性研究,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的有效INSAT-3D回收AMV的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 相对于运行30分钟INSAT-3D回收的AMV,RS-AMV的性能提高了约12%。此外,已经使用四维变分数据同化实验进行了敏感性研究,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的有效INSAT-3D回收AMV的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 相对于运行30分钟INSAT-3D回收的AMV,RS-AMV的性能提高了约12%。此外,已经使用四维变分数据同化实验进行了敏感性研究,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的有效INSAT-3D回收AMV的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 进行了一项敏感性研究,其中使用了四维变化数据同化实验,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的INSAT-3D回收AMV作业中的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径 进行了一项敏感性研究,其中使用了四维变化数据同化实验,以了解新检索到的RS-AMV对热带气旋Fani的INSAT-3D回收AMV作业中的影响。结果表明,与可运行的AMV相比,当使用RS-AMV进行同化时,航迹预测方面的改进显着。还将模型模拟的地面风结构与卫星观测值进行了比较,以获取最大风的半径\(((R _ {\ max})\)和表面风的最大径向范围。

更新日期:2021-04-29
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