Page 227 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 容 娜等：基于GNSS掩星资料对往返平飘式探空温度观测的质量评估 223
2 资料来源与方法介绍 球施放的运动轨迹为例［图 1（b）］， 包括上升-平
飘-下降三个阶段。往返式探空观测资料的时间
2. 1 资料来源
分辨率为 2 s。王丹等（2020）对该试验中 6 个探空
2018年 6月 10日至 7月 10日， 中国气象局大气 站点获得的所有观测资料进行统计， 其中上升段
探测中心在长江流域中下游地区的湖南、 湖北、 安 平均观测时长为 1. 43 h， 进入平飘阶段时的平均
徽、 江西四省选取了 6 个探空站作为气球施放点 高度为 26835 m。按照仪器研制指标中要求平飘
［图 1（a）］， 这是我国首个往返式探空观测的小规模 段观测时长≥4 h 的标准， 此次试验中各个站点平
组网野外试验（钱媛， 2019）。往返平飘式探空气球 飘成功率约为 45%， 平均观测时长为 5. 37 h。气
一日施放 2 次， 施放时间比业务探空时间滞后约 球下投成功率总体达 84% 以上， 下降段平均观测
30 min（王丹等， 2020）。以一次往返平飘式探空气 时长为 0. 87 h。

图1 往返平飘式探空观测的试验站点分布（a， 灰点代表往返平飘式探空气球施放站点）， 以及武汉站2018年
6月17日20:00一次探空观测轨迹示意图（b， 阴影为地形高度）
Fig. 1 Distribution of Return radiosonde stations（a， radiosonde stations are denoted by gray dots）， and an observed
trajectory at Wuhan station at 20:00 on 17 June 2018 （b， the shadow is topographic height）
在对比掩星和往返平飘式探空资料前， 需要先 别为 0. 1 km、 0. 02 km。FY3C 与 FY3D 的 GNOS 产
对它们进行时间、 空间匹配。但由于此次往返平飘 品中使用大气温度廓线 ATP， 该资料中温度没有
式探空野外试验的观测数据量有限， 为了获得较多 干 、 湿 项 的 区 分 ， 均 为 湿 温 度 。 FY3C、 FY3D
的对比样本， 本文采用了多种掩星任务组成的观测 （GNOS）的ATP垂直分辨率分别为1 km、 0. 1 km。
数据集。其中， COSMIC、 Metop-A/B 的 GRAS 掩 除了上述两个资料， 本文还采用了欧洲中期数
星数据均来源于 CDAAC（http： //cdaac-www. cos‐ 值预报中心提供的 ERA-Interim 逐 6 h 再分析温度
mic. ucar. edu）， FY3C、 FY3D 的 GNOS 掩星数据来 场资料， 选取时间段为 2018 年 6 月 1 日至 7 月 31
源 于 风 云 卫 星 遥 感 数 据 服 务 网（http： //satellite. 日， 时间间隔为 6 h， 包括 00:00， 06:00， 12:00 和
nsmc. org. cn）。由于各掩星任务的观测资料间呈现 18:00 四个时次， 空间分辨率为 0. 125°×0. 125°， 垂
高精度、 高一致性， 可将数据合并为多任务记录 直方向上包含37个固定气压层。
（Gleisner et al， 2020； Jin et al， 2019； Wei et al， 2. 2 掩星与往返平飘式探空的时空匹配
2019）。在与往返平飘探空资料上升、 下降段的对 本文对掩星、 往返平飘式探空资料采用的时空
比中， COSMIC、 Metop 使用的数据产品为 Level2 匹配标准为时间差≤2 h、 空间距离≤200 km。因为
中的 wetPrf， 取该资料中温湿度 T 廓线与往返平 一次往返平飘式探空观测的时长可持续 6 h 以上，
wet
飘式探空的温度廓线进行对比分析。考虑到平流 空间飘移距离尤其在平飘段往往可达 300~400 km。
层中水汽含量相对较低， 因此， 在平飘段中 COS‐ 所以在与掩星观测进行时空匹配时， 以时间间隔
MIC、 Metop 使用 Level2 中的 atmPrf， 取干温度 T dry 30 min对往返平飘式探空观测中观测点的空间位置
廓线进行比对分析。wetPrf与 atmPrf垂直分辨率分 进行提取。图 2展示了掩星资料与单次往返平飘式