探空資料在數(shù)值預報、資料同化、天氣分析、氣候變化、衛(wèi)星資料校準等研究中發(fā)揮著重要作用。探空溫度偏差大小持續(xù)受到太陽輻射等自然因素、觀測系統(tǒng)改變等歷史人為因素的疊加耦合作用影響,使得其偏差訂正工作變得非常復雜,給上述眾多研究應(yīng)用帶來較大的困擾和不確定性。本文調(diào)研了國內(nèi)外主要探空溫度偏差訂正技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀,重點對比分析國外不同科研業(yè)務(wù)單位的技術(shù)方法,同時結(jié)合中國探空溫度偏差訂正技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)外差距,對未來工作提出展望。 

【文章來源】：氣象科技進展. 2020,10(05)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

2015—2016年期間，針對分布于北半球20°—50°N的主要探空儀器類型，ECMWF統(tǒng)計的不同標準等壓面高度（hPa）的探空溫度O-B，其中虛線代表平均值，實線代表方差。

全球探空溫度的偏差訂正效果在溫度偏差分布的空間一致性上能清楚表現(xiàn)出來。這種改善效果,在探空高層體現(xiàn)的尤其明顯,如圖6中,給出100～200 hPa厚度層探空溫度相對于ERA-Interim再分析的Bias的空間分布。由圖6a可以看出,與歐美氣象發(fā)達國家比較,中國探空溫度偏差較大,很多站點的探空溫度偏差大小在1℃以上。圖6b是應(yīng)用RAOBCORE訂正后的結(jié)果,訂正效果尤其體現(xiàn)在俄羅斯、印度、中國等國家的一些探空站點,訂正后這些區(qū)域內(nèi)的探空溫度偏差減小,與周邊區(qū)域表現(xiàn)出更好的空間一致性。圖6c是在中國應(yīng)用NMIC自主研發(fā)訂正量訂正后的結(jié)果。對比圖6b和6c,還可以明顯看出,應(yīng)用NMIC自主研發(fā)的日定時值訂正量在中國區(qū)域訂正效果的優(yōu)勢,不但訂正的探空站點數(shù)目增加,且很多站點的Bias由0.6?℃降低到0.4 ℃,其空間一致性更好。4 面臨挑戰(zhàn)與展望

本文涉及觀測系統(tǒng)改變,主要包括:一方面不同廠家生產(chǎn)的探空觀測儀器溫度傳感器不斷換型升級[10],另一方面,即使是探空觀測儀器的類型沒有發(fā)生變化,其涉及的太陽輻射誤差訂正算法也會逐漸改進完善。當然,這種觀測系統(tǒng)變化亦有一些其他表現(xiàn),例如,由于探空臺站遷移,由原來靠近城市遷至遠離城市,亦會造成近地面的探空溫度的觀測偏差。但有研究結(jié)果表明,相對而言其影響幅度較前面兩者顯著偏小。如下圖2顯示在1958—2009年期間[11],位于英國的探空站點Camborne(Cornwal,UK)所使用4種不同的探空儀器類型隨時間變化,及不同探空儀器在200 hPa(圖2a)和700 hPa(圖2b)處的月平均溫度異常。其中,圖2c表示這段時間內(nèi)探空儀器換型情況,從左往右依次是:Phillips Mark IIb(1950—1970年);Phillips MK3 (20世紀70—90年代);Vaisala RS-80(20世紀90年代至2005—2006年);VaisalaRS-92(2005—2006年)�？梢詫Ρ瓤闯�,原始觀測(圖中黑線)與經(jīng)Hadley Centre(HadAT)訂正后數(shù)據(jù)(綠線)在不同的時間段的差異非常明顯。尤其是在Phillips MK3型號向Vaisala RS-80型號探空儀器換型的20世紀90年代以后,訂正前后的數(shù)據(jù)顯著不同。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]全球大氣再分析常規(guī)氣象觀測資料的預處理與同化應(yīng)用[J]. 廖捷,胡開喜,江慧,曹麗娟,姜立鵬,李慶雷,周自江,劉志權(quán),張濤,王蕙瑩.  氣象科技進展. 2018(01)
[2]輻射誤差訂正方法改變對中國探空資料溫度序列的影響[J]. 楊旭,王慧瑜.  氣象與環(huán)境學報. 2015(04)
[3]3種方法對中國探空溫度資料均一性檢驗對比分析[J]. 陳哲,楊旭,劉靚珂,侯文杰.  氣象與環(huán)境學報. 2014(06)
[4]1979-2012年中國探空溫度資料中非均一性問題的檢驗與分析[J]. 陳哲,楊溯.  氣象學報. 2014(04)
[5]基于晝夜溫差序列非均一性的高空溫度訂正[J]. 吳慧,翟盤茂,林建興.  氣象與環(huán)境學報. 2013(05)
[6]融合特性層觀測資料推算探空站海拔高度的方法[J]. 阮新,朱艷峰,鞠曉慧.  高原氣象. 2011(02)
[7]探空資料中的人為誤差對中國溫度長期變化趨勢的影響[J]. 郭艷君,李慶祥,丁一匯.  大氣科學. 2009(06)
[8]近50年我國探空溫度序列均一化及變化趨勢[J]. 郭艷君,丁一匯.  應(yīng)用氣象學報. 2008(06)
[9]高空大氣溫度變化趨勢不確定性的研究進展[J]. 郭艷君.  地球科學進展. 2008(01)
[10]L波段探空儀溫度資料誤差分析[J]. 陶士偉,陳曉紅,龔建東.  氣象. 2006(10)



本文編號：3283795