Page 237 - 《高原气象》2021年第5期

高 原 气 象 40 卷
1198
不同判别方式计算的边界层高度差较大。低纬度 km，低纬度PBL1 能达到更大。高纬度折射率梯度
diff
diff
diff
PBL1 可达到 0. 3 km，中纬度 PBL1 可达到 0. 2 数值普遍较小，筛选后剩余廓线较少。

图9 2009年COSMIC掩星资料依据折射率确定的第一（a）、第二（b）边界层折射率梯度与
基于弯角和折射率确定的边界层高度之差（截取0~0. 6 km）散点分布
散点图按纬度划分颜色
N
diff
N
Fig. 9 Scatter plot of the gradient of PBL1 ，PBL2 and PBL1 ，PBL2 diff of COSMIC RO data in
2009 at the range of 0. 6 km，the scattered points are color-divided by latitude
N
diff
图9中PBL1 的折射率梯度与PBL1 相关关系 纬度水汽较大时，大气折射率垂直变化较大，此时
较PBL2 更明显，图10采用与图9同样的筛选条件， 低轨卫星可能接收多个路径的信号。掩星信号多
diff
即PBL1 与PBL2 对应梯度差异大于10 N-unit·km -1 路径问题出现时，低轨卫星接收信号的频谱宽度增
N
N
BA
-1
BA
与PBL1 、PBL2 对应梯度差异大于20 mrad·km ， 大，即 LSW 较大。出现多路径问题时，弯角和折射
N
N
PBL1 小于 PBL1 与 PBL2 差异。选取 2007-2014 率存在较大的反演误差。
diff
N
年掩星资料分析，将 PBL1 对应的 LSW 随折射率 本文从单根弯角廓线出发，依据梯度极值法判
-1
梯度分布划分为 1. 6 %×2. 0 N-unit·km 网格单元， 断边界层高度。弯角、折射率垂直梯度廓线的第
diff
并计算每个单元内 PBL1 处样本数［图 10（a）］、均 一、第二极值对应第一、第二边界层高度，低纬度
廓线边界层高度附近 LSW 较大。LSW 随纬度和高
值［图 10（b）］和标准差［图 10（c）］。图 10（a）显示筛
度分布分析发现 LSW 在热带低层较大，可达到
选 后 较 多 样 本 集 中 于 梯 度 -80 N-unit·km 、-90
-1
97%，高层以及中高纬 LSW 通常小于 5%，即掩星
N-unit·km ，LSW 在 10% 左右附近。从图 10（b）可
-1
观测误差在低纬低层更大。边界层高度对应的折
以明显看到，PBL1 随折射率梯度和LSW增加而增
diff
N
射率廓线梯度在低纬低层也更大，PBL1 、PBL2 N
加的趋势，表2列出了具体对应关系，样本数低于10
在 低 纬 度 低 层 的 平 均 梯 度 极 值 分 别 能 达 到 -80
diff
的网格点 PBL1 可能存在偏差，表 2仅列出样本数
N-unit·km 、-67. 5 N-unit·km 。折射率垂直梯度
-1
-1
diff
超过 10 的单元格对应 PBL1 分布。当折射率梯度
主要由湿项梯度和干项梯度组成，折射率垂直梯度
diff
达到-80 N-unit·km 和-100 N-unit·km ，PBL 可
-1
-1
随纬度分布特征与湿项相似，低纬度地区折射率梯
达 100 m 和 160 m。图 10 标准差量级小于均值，折
度湿项为主要贡献项。分析发现在中低纬度，第
-1
射率梯度-60 N-unit·km 、-70 N-unit·km ，LSW
-1
一、第二边界层高度对应的折射率梯度、折射率梯
为10%~15%时，均值约为100 m，标准差达到90 m， 度湿项与 LSW 存在正相关关系。因此低纬度折射
可能由于存在边界层高度误判，且该范围对应样本 率垂直梯度湿项大时，用最小梯度法判断边界层高
数较少，导致数据离散度较大。 度不确定性较大。GPS 掩星资料垂直分辨率较高，
4 结果和讨论 基于掩星资料判断的边界层存在多层结构，对应梯
度极值接近时，容易存在边界层高度误判的情况，
LSW 反映掩星观测弯角不确定性的大小。低 导致同一廓线基于不同参数判断的边界层高度差