Sea ice surface temperature is an important variable for short-range numerical weather prediction systems operating in the Arctic. However, when provided by numerical sea ice models, this variable is seldomly constrained by the observations, thus introducing errors and biases in the simulated near-surface atmospheric fields. In the present study a new sea ice data assimilation framework is introduced in the HARMONIE-AROME numerical weather prediction system to assimilate satellite sea ice surface temperature products. The impact of the new data assimilation procedure on the model forecast is assessed through a series of model experiments and validated against sea ice satellite products and in-situ land observations. The validation results showed that using sea ice data assimilation reduces the analyzed and forecasted ice surface temperature root mean square error (RMSE) by 0.4 °C on average. This positive impact is still traceable after 3 h of model forecast. It also reduces the 2 m temperature RMSE on average by 0.2 °C at the analysis time with effects persisting for up to 24 h forecast over the Svalbard and Franz Josef Land archipelagos. As for the 2 m specific humidity and 10 m wind speed, no effect was observed. Possible impact on the upper-air fields was assessed by comparing the model forecast against the radiosonde soundings launched from Spitsbergen, with no clear improvement found. Implications of using a coupled surface-atmosphere data assimilation technique in HARMONIE-AROME are discussed.

中文翻译：

---

在 HARMONIE-AROME 数值天气预报系统中实现用于海冰数据同化的自适应偏差感知扩展卡尔曼滤波器

海冰表面温度是北极地区短程数值天气预报系统的重要变量。然而，当由数值海冰模型提供时，该变量很少受到观测的约束，从而在模拟的近地表大气场中引入误差和偏差。在本研究中，在 HARMONIE-AROME 数值天气预报系统中引入了一种新的海冰数据同化框架，以同化卫星海冰表面温度产品。新数据同化程序对模式预测的影响通过一系列模式实验进行评估，并针对海冰卫星产品和实地陆地观测进行验证。验证结果表明，使用海冰数据同化可使分析和预测的冰面温度均方根误差（RMSE）平均降低 0.4 °C。在模型预测 3 小时后，这种积极影响仍然是可追溯的。它还在分析时将 2 m 温度 RMSE 平均降低了 0.2 °C，对斯瓦尔巴群岛和弗朗兹约瑟夫地群岛的预测影响持续长达 24 小时。对于 2 m 比湿度和 10 m 风速，没有观察到影响。通过将模型预测与从斯匹次卑尔根岛发射的无线电探空仪探测进行比较来评估对高空场的可能影响，但没有发现明显的改善。讨论了在 HARMONIE-AROME 中使用耦合地表大气数据同化技术的意义。在模型预测 3 小时后，这种积极影响仍然是可追溯的。它还在分析时将 2 m 温度 RMSE 平均降低了 0.2 °C，对斯瓦尔巴群岛和弗朗兹约瑟夫地群岛的预测影响持续长达 24 小时。对于 2 m 比湿度和 10 m 风速，没有观察到影响。通过将模型预测与从斯匹次卑尔根岛发射的无线电探空仪探测进行比较来评估对高空场的可能影响，但没有发现明显的改善。讨论了在 HARMONIE-AROME 中使用耦合地表大气数据同化技术的意义。在模型预测 3 小时后，这种积极影响仍然是可追溯的。它还在分析时将 2 m 温度 RMSE 平均降低了 0.2 °C，对斯瓦尔巴群岛和弗朗兹约瑟夫地群岛的预测影响持续长达 24 小时。对于 2 m 比湿度和 10 m 风速，没有观察到影响。通过将模型预测与从斯匹次卑尔根岛发射的无线电探空仪探测进行比较来评估对高空场的可能影响，但没有发现明显的改善。讨论了在 HARMONIE-AROME 中使用耦合地表大气数据同化技术的意义。对于 2 m 比湿度和 10 m 风速，没有观察到影响。通过将模型预测与从斯匹次卑尔根岛发射的无线电探空仪探测进行比较来评估对高空场的可能影响，但没有发现明显的改善。讨论了在 HARMONIE-AROME 中使用耦合地表大气数据同化技术的意义。对于 2 m 比湿度和 10 m 风速，没有观察到影响。通过将模型预测与从斯匹次卑尔根岛发射的无线电探空仪探测进行比较来评估对高空场的可能影响，但没有发现明显的改善。讨论了在 HARMONIE-AROME 中使用耦合地表大气数据同化技术的意义。