岁末年初，气科院灾害天气国家重点实验室卫星团队（以下简称卫星团队）首席科学家翁富忠，早已锚定新一年目标——继续优化具有自主知识产权的中国第一代快速辐射传输模拟系统（AdvancedRadiativeTransferModelingSystem，以下简称ARMS），并在中国气象局自主研发的数值预报系统CMA-GFS中全面取代欧洲RTTOV模式作为卫星资料同化的核心观测算子。
年4月，卫星团队应运而生，在翁富忠的带领下，围绕发展中国第一代快速辐射传输模式这一核心工作，不断破解卫星遥感仪器定标、天气预报卫星应用、数值预报卫星资料同化和生态环境监测等重点应用领域中的核心科学技术问题。近年来，在融入辐射传输领域重要科学进展的基础上，于年成功自主研发建立了ARMS。
不同于美国CRTM和欧洲RTTOV模式，ARMS使用极化二流近似和矢量离散坐标法作为辐射传输模式的核心求解方案，在散射和发射大气下求解斯托克斯辐射分量，还针对国产气象卫星仪器光谱响应函数，设计了精确的快速大气透射率计算方案，建立了完整的大气光谱数据集，实现风云卫星不同载荷各通道快速吸收系数的计算。
团队与浙江大学、复旦大学、南京大学、中山大学等高校合作，建立了完整的气溶胶、云粒子散射数据库，实现在全天候条件下红外及微波大气探测仪快速高精度的辐射传输计算，并可扩展到可见光及紫外波段，以满足更多仪器的应用需求。
上海区域模式中基于ARMS实现了风云卫星微波资料的同化应用。卫星团队制作
此外，ARMS还完善了海洋、陆面发射率理论模型和数据集，着重发展红外陆面及海冰红外和微波发射率理论模型和数据集以增强“三极”地区复杂地表状况下的应用能力。ARMS为我国风云卫星发展提供了关键理论技术，为中国气象局地球系统数值预报模式提供了重要技术支撑。
每一颗卫星升空，团队成员都会感到格外兴奋。一方面抓紧消化新的卫星资料，另一方面则对用得不好的资料进行质量控制。在翁富忠眼里，所有卫星数据都很珍贵，具有足够的可利用空间。当前，ARMS正与CMA-GFS集成，以期用中国自己的观测算子实现同化风云卫星微波和红外大气探测仪数据。利用ARMS对每种仪器类别的不确定性进行充分表征之后，团队还将对CMA-GFS中的卫星资料质量控制和偏差校正方案进行完善。
团队还计划将ARMS耦合到我国多个资料同化系统中，在上海、广东等地区域数值预报模式下开展风云卫星资料同化试验，用于改进台风、暴雨预报。
除服务天气预报领域，ARMS还应用于卫星遥感反演和生态环境遥感监测等重点应用领域，为我国防灾减灾、生态文明建设、“一带一路”提供坚实基础保障，贡献中国气象工作者的智慧与担当。
在卫星遥感反演方面，团队以ARMS为观测算子，构建场景自适应的一维变分算法反演大气三维热力结构。区别于已有的1DVAR算法，新算法中加入了背景场和观测算子误差矩阵，提高对不同天气条件的自适应能力，以优化强散射条件下的反演效果。相关成果已开发成全球场景自适应的变分反演系统（GSDART），并投入国家气象中心业务使用。
ARMS在风云卫星全球大气温湿度廓线反演中的应用。卫星团队制作
在服务生态文明建设方面，针对风云卫星传感器载荷特性，团队开展高精度的大气订正算法研究，以此为基础开展水体、水质和水环境的卫星监测反演应用。基于机器学习算法发展多源卫星产品衔接技术，为植被指数、陆表温度等生态和气候产品长时间序列数据集的建立打下了坚实基础。
在国家卫星气象中心、云南省及安徽省气象局的项目支持下，团队建立了精细化、动态化和智能化的重点湖泊蓝藻水华监测评估系统，为蓝藻水华信息提取、强度评估、时空变化特征分析等监测评估业务提供支撑。在国家卫星气象中心、广西壮族自治区和山东省气象局生态项目支持下，团队针对“山水林田湖草”等生态类型建立精细化、动态化和智能化的生态气象评估遥感应用分系统，实现高精度森林植被状况和森林生态评估。
年，团队获批承建科技部国家重点研发计划地球观测与导航专项项目，在未来4年的执行周期里，将在现有ARMS基础上深化海气耦合基础理论，聚焦大气海洋一体化参数反演和预报，达到“以中国自己发展的快速辐射传输模式支撑中国气象海洋卫星一体化应用”这一目标。
如今，ARMS已与CRTM和RTTOV模式共同成为支撑卫星资料数据同化及产品研发和应用的核心技术。对于整个团队而言，充分发挥风云气象卫星综合应用效益，开创ARMS应用合作新格局，为世界贡献中国气象智慧，是摆在面前永恒的课题。
中国气象报社出品
原标题：《中国第一代快速辐射传输模拟系统建立》
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