Page 231 - 《高原气象》2025年第6期

6 期 张 翔等：黄土高原典型塬区边界层高度反演方法对比研究 1639
此时可以结合温度或风等其他数据反演的边界层
高度进行补充。
综上所述， 本研究给出的混合算法可用于研究
区边界层高度的反演， 同时， CL51云高仪自身也能
提供较好的小时平均边界层高度， 但部分时段边界
层高度信息缺失。在利用云高仪开展边界层高度
相关研究时， 如对时间分辨率和连续性要求不高
时， 可直接采用云高仪提供的小时平均边界层高度
数据； 当对数据连贯性及时间分辨率要求较高时，
可以采用本研究给出的混合算法反演结果进行补
充， 但在使用中需对雨后晴天或连续晴天大气较为
干净时（即气溶胶含量低）， 以及夜间或早晨存在高
图6 利用混合算法（SG 25/25平滑方案结合Flamant和最大
空气溶胶层时的反演结果进行订正， 以免引入错误
负梯度法）反演的2023年7月15 -24日边界层高度、 云高仪
反演结果。
内部算法得到的混合层高度与位温廓线确定的边界层
高度的对比 4 结论
虚线为不同时刻反演结果的平均值， 灰色区域为标准差
Fig. 6 Comparison of the boundary layer heights retrieved 本研究分别利用位温廓线和后向散射廓线反
from the backscatter profiles using the SG 25/25 smoothing 演了边界层高度， 以位温廓线反演结果为基础， 评
scheme combined with the Flamant and maximum negative
估了不同后向散射廓线梯度算法反演的边界层高
gradient mixing algorithms， the boundary layer height from
度， 确定 SG 25/25 平滑方案结合 Flamant 和最大负
the internal algorithm of the CL51， and the boundary layer
梯度混合算法得到的边界层高度与基于位温廓线
heights determined from the potential temperature profiles.
的结果最接近， 并利用该算法得到平凉站 2020 年 8
The dashed line represents the mean heights， while the
gray-shaded area indicates the standard deviation 月 27日至 2023年 8月 1日的边界层高度， 通过与云
高仪内部算法得到小时平均边界层高度对比， 验证
可提供部分可用结果［图 8（b）， 16:00 -22:00］。但 了混合算法的可靠性。得到如下结论：
在雨后晴天或连续晴天大气较为干净时（即气溶胶 （1） 利用位温廓线反演边界层高度时， 对于白
含量低）， 较难基于后向散射强度识别边界层高度 天边界层， 气块法能很好地识别对流不稳定边界层
［图 8（c）， 08:00 -19:00； 图 8（e）， 15:00 -20:00］， 另 高度， Liu-Liang 法适用于中性边界层高度的识别，
外， 夜间或早晨高空气溶胶层也容易导致边界层高 位温梯度法一般不宜用于白天边界层高度的识别。
度识别错误或算法失效［图 8（d）， 08:00 -10:00］。 对于夜间边界层， 位温梯度法较好， 其结果与比湿

图7 混合算法边界层高度有效反演结果（标记为0和2）与CL51自动算法结果对比
Fig. 7 Comparison of the boundary layer height（marked as 0 and 2）from the
mixed algorithm and that from the CL51 automatic algorithm