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The impact of Aeolus wind retrievals on ECMWF global weather forecasts

Rennie, Michael P. und Isaksen, Lars und Weiler, Fabian und de Kloe, Jos und Kanitz, Thomas und Reitebuch, Oliver (2021) The impact of Aeolus wind retrievals on ECMWF global weather forecasts. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, n/a (n/a), Seiten 1-32. Wiley. doi: 10.1002/qj.4142. ISSN 0035-9009.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
14MB

Offizielle URL: https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/qj.4142

Kurzfassung

Abstract Aeolus is the world's first spaceborne Doppler Wind Lidar, providing profiles of horizontal line-of-sight (HLOS) wind retrievals. Numerical weather prediction (NWP) impact and error statistics of Aeolus Level-2B (L2B) wind statistics have been assessed using the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) global data assimilation system. Random and systematic error estimates were derived from observation minus background departure statistics. The HLOS wind random error standard deviation is estimated to be in the range 4.0-7.0 m/s for the Rayleigh-clear and 2.8-3.6 m/s for the Mie-cloudy, depending on atmospheric signal levels which in turn depend on instrument performance, atmospheric backscatter properties and the processing algorithms. Complex systematic HLOS wind error variations on time-scales less than one orbit were identified, most strongly affecting the Rayleigh-clear winds. NWP departures and instrument housekeeping data confirmed that it is caused by temperature gradients across the primary mirror. A successful bias correction scheme was implemented in the operational processing chain in April 2020. In Observing System Experiments (OSEs), Aeolus provides statistically significant improvement in short-range forecasts as verified by observations sensitive to temperature, wind and humidity. Longer forecast range verification shows positive impact that is strongest at the day two to three forecast range: 2% improvement in root-mean-square error for vector wind and temperature in the tropical upper troposphere and lower stratosphere, and polar troposphere. Positive impact up to 9 days is found in the tropical lower stratosphere. Both Rayleigh-clear and Mie-cloudy winds provide positive impact, but the Rayleigh accounts for most tropical impact. The Forecast Sensitivity Observation Impact (FSOI) metric is available since 9 January 2020, when Aeolus was operationally assimilated, which confirms Aeolus is a useful contribution to the global observing system, with the Rayleigh-clear and Mie-cloudy winds providing similar overall short-range impact in 2020.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143670/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The impact of Aeolus wind retrievals on ECMWF global weather forecasts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rennie, Michael P.ECMWFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Isaksen, LarsECMWF, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weiler, FabianDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Kloe, JosKNMI, De Bilt, NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kanitz, ThomasESA/ESTEC, Noordwijk, NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reitebuch, OliverDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8503-0094NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2021
Erschienen in:Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:n/a
DOI:10.1002/qj.4142
Seitenbereich:Seiten 1-32
Verlag:Wiley
ISSN:0035-9009
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aeolus, assimilation, Doppler Wind Lidar, numerical weather prediction, NWP impact, observation biases and errors, observations
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ADM III Forts.
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Reitebuch, Dr. Oliver
Hinterlegt am:31 Aug 2021 10:09
Letzte Änderung:31 Aug 2021 10:09

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