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静止轨道(GEO)气象卫星相对地球基本静止的特点，赋予了静止轨道微波大气探测高频次、全天候、固定区域连续观测等优点，理论上其观测资料能有效改善数值天气预报对具有复杂多变的温湿度场、中小尺度、短生命周期的台风、流域性降水等强对流天气的预报能力。由于发展静止轨道微波辐射计面临超高空间分辨率的技术挑战，目前全球还没有实际在轨运行的静止轨道微波大气探测载荷。但是我国在规划第二代静止轨道气象卫星“风云四号”系列时已经明确提出对静止轨道微波观测的需求，并且已经开展了地面原理样机的研制。
静止轨道微波观测作为一种前所未有的卫星观测手段，研究人员无法从实际应用需求出发指导其载荷的设计，同样难以评估其观测资料在实际应用中的影响。因此提前开展观测系统模拟试验(OSSEs)，为静止轨道微波载荷的发展提供研究方向十分有必要。自1960年代以来，OSSEs已在数值天气预报(NWP)领域中使用，以执行探测任务和仪器参数的综合平衡设计，满足科学研究需求。OSSEs的基本原理是从大气数值模型输出参数以模拟卫星观测资料，然后通过资料同化评估和验证模拟的新型卫星观测资料对数值天气预报的影响。
本文基于标准OSSEs框架，使用GRAPES_GFS数值预报模式和GRAPES全球4D-Var同化系统，选择2018年“玛莉亚”和“山竹”两个台风案例，模拟生成不同类型、不同参数配置的静止轨道微波观测资料并开展静止轨道微波OSSEs试验，以对台风路径和强度等参量的预报准确度为标准，分析不同频段(50-60GHz，118GHz， 425GHz，183GHz，380GHz)的观测亮温资料以及观测误差协方差系数、系统噪声、观测资料频次等因素对同化结果的影响。
试验结果表明，同化大气温度探测频段(50-60GHz，118GHz，425GHz)的静止轨道微波观测资料能有效的提升GRAPES_GFS模式对台风路径预报的准确度，对比控制试验，台风中心路径在72小时预报中平均误差减小43km，性能提升19.7%，同化大气湿度探测频段(183GHz，380GHz)的静止轨道微波观测资料一定程度上能提升台风强度的预报，精度提升10.5%，但是对台风路径预报无明显影响。观测误差协方差系数、观测资料的噪声与观测资料质量密切相关，试验表明观测误差协方差系数表征观测资料“置信度”，呈负相关，而观测资料的噪声越小，那么观测资料质量就越好，对于数值预报性能提升越明显。最后，观测资料的频次对同化效果也能产生明显的影响，高频次静止轨道微波观测资料能有效的提升同化效果，发展静止轨道微波载荷应用意义重大。
静止轨道微波观测作为一种前所未有的卫星观测手段，研究人员无法从实际应用需求出发指导其载荷的设计，同样难以评估其观测资料在实际应用中的影响。因此提前开展观测系统模拟试验(OSSEs)，为静止轨道微波载荷的发展提供研究方向十分有必要。自1960年代以来，OSSEs已在数值天气预报(NWP)领域中使用，以执行探测任务和仪器参数的综合平衡设计，满足科学研究需求。OSSEs的基本原理是从大气数值模型输出参数以模拟卫星观测资料，然后通过资料同化评估和验证模拟的新型卫星观测资料对数值天气预报的影响。
本文基于标准OSSEs框架，使用GRAPES_GFS数值预报模式和GRAPES全球4D-Var同化系统，选择2018年“玛莉亚”和“山竹”两个台风案例，模拟生成不同类型、不同参数配置的静止轨道微波观测资料并开展静止轨道微波OSSEs试验，以对台风路径和强度等参量的预报准确度为标准，分析不同频段(50-60GHz，118GHz， 425GHz，183GHz，380GHz)的观测亮温资料以及观测误差协方差系数、系统噪声、观测资料频次等因素对同化结果的影响。
试验结果表明，同化大气温度探测频段(50-60GHz，118GHz，425GHz)的静止轨道微波观测资料能有效的提升GRAPES_GFS模式对台风路径预报的准确度，对比控制试验，台风中心路径在72小时预报中平均误差减小43km，性能提升19.7%，同化大气湿度探测频段(183GHz，380GHz)的静止轨道微波观测资料一定程度上能提升台风强度的预报，精度提升10.5%，但是对台风路径预报无明显影响。观测误差协方差系数、观测资料的噪声与观测资料质量密切相关，试验表明观测误差协方差系数表征观测资料“置信度”，呈负相关，而观测资料的噪声越小，那么观测资料质量就越好，对于数值预报性能提升越明显。最后，观测资料的频次对同化效果也能产生明显的影响，高频次静止轨道微波观测资料能有效的提升同化效果，发展静止轨道微波载荷应用意义重大。