Page 255 - 《高原气象》2022年第5期
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第 41 卷   第 5 期                        高     原    气     象                             Vol. 41  No. 5
               2022 年 10 月                       PLATEAU METEOROLOGY                              October，2022


             王瑾，张镭，杜韬，等，2022. 探空和毫米波云雷达探测云高一致性的时空匹配原则研究［J］. 高原气象，41（5）：1348-1366.
             WANG Jin，ZHANG Lei，DU Tao，et al，2022. A Study on the Principle of Space-time Matching for the Detection of Cloud Height
             Consistency by Radiosonde and Millimeter-Wave Cloud Radar［J］. Plateau Meteorology，41（5）：1348-1366. DOI：10. 7522/j.
             issn. 1000-0534. 2021. 00047.




                          探空和毫米波云雷达探测云高一致性的

                                             时空匹配原则研究



                    王 瑾      1，2，5，6 ，张 镭 ，杜 韬 ，李 燕                   1，6 ，岳治国      1，6 ，李金辉      1，6 ，
                                                           2
                                               2
                                           周 旭      4，5 ，陈 闯      3，6 ，丁 婕     2

                                          （1. 陕西省人工影响天气中心，陕西 西安          710016；
                               2. 半干旱气候变化教育部重点实验室，兰州大学大气科学学院，甘肃 兰州                   730000；
                                            3. 陕西省气象科学研究所，陕西 西安         710016；
                                               4. 中国气象科学研究院，北京       100081；
                                        5. 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室，北京             100081；
                                  6. 陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室，陕西 西安                 710016）

                     摘要：利用探空检验毫米波云雷达的测云能力时，探空气球的漂移偏差造成二者观测的误差不可忽视。
                     因此，在二者探测云结构对比时，提出筛选二者样本的时间匹配和空间匹配原则，可有效减小探空气球
                     漂移偏差引起的误差。通过分析西安泾河气象站 2017 年 8 月 17 日至 2018 年 12 月 31 日长达 508 天的探
                     空和毫米波云雷达观测的共 406组云底和云顶高度样本，结果表明，同时使用时间和空间匹配原则筛选
                     探空和云雷达的云高样本时，二者观测的相关系数显著提高，有效减小探空漂移引起的误差。二者观测
                     的云底和云顶高度的相关系数分别从未使用时空匹配原则筛选样本的 0. 70和 0. 66提高到 0. 98和 0. 97，
                     均方根误差分别从未使用的 2009 m 和 2148 m 减小到 602 m 和 708 m，平均绝对百分误差分别从未使用
                     的 47% 和 47% 降低到 14% 和 9%。筛选样本时仅使用时间匹配原则就可以大幅提高二者观测云底高度
                     的相关系数，平均相关系数从未使用的 0. 35 提高至 0. 86，时间匹配原则筛选样本对于提高二者观测云
                     底高度的一致性非常有效。在筛选二者观测云顶高度时，必须同时使用时间和空间匹配原则才能有效
                     提高二者观测一致性。无论有没有使用时空匹配原则筛选样本，探空观测到的云底和云顶高度均比云
                     雷达观测到的高。另外，探空和云雷达观测的云底和云顶高度的相关系数不随二者相对距离的增大而
                     减小。研究结果有助于评估毫米波云雷达对云宏观垂直结构的探测能力。
                     关键词：毫米波云雷达；L波段无线电探空；云垂直结构；一致性对比；时间匹配；空间匹配
                     文章编号：1000-0534（2022）05-1348-19     中图分类号：P412.25       文献标识码：A
                     DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00047


              1   引言                                            manathan et al，1989；Stephens et al，2012；Zhou et

                                                                al，2016），其影响不仅取决于云的垂直结构和分
                  云是全球辐射收支和水文循环的关键，对地球
             的辐射收支和气候变化有着至关重要的影响（Ra‐                            布 ，而 且 还 取 决 于 云 的 光 学 性 质（Wild，2012；


                 收稿日期：2021⁃01⁃14；定稿日期：2021⁃05⁃21
                 资助项目：国家重点研发计划项目（2016YFA0601704）；国家重大科研仪器研制项目（41627807）；陕西省自然科学基础研究计划项目
                        （2021JQ-966）；中国气象局云雾物理环境重点开放实验室开放课题（2020Z007）；陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气
                        象重点实验室面上课题（2020G-12）；陕西省重点研发计划项目（2020SF-429，2021ZDLGY09-09）；西北区域人影科学试验研
                        究项目（RYSY201905，RYSY201909）
                 作者简介：王瑾（1988-），女，陕西人，硕士，主要从事人工影响天气的研究. E-mail：jin277217847@126.com
                 通信作者：张镭（1961-），男，山西人，教授，主要从事大气物理与大气环境的研究. E-mail：zhanglei@lzu.edu.cn
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