Page 254 - 《高原气象》2025年第6期

高 原 气 象 44 卷
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掩 星 与 COSMIC-2 掩 星 事 件 中 折 射 率 和 弯 角 与 2%， 而在 5~30 km 的高度范围内降至 0. 5%， 表现
ERA5 再分析数据的对比结果。基于图 4 与图 5 的 出较高的一致性； 在 30 km 以上， 标准差再次增
综合分析， 在折射率偏差的对比中， COSMIC-2 在 大， 表明高层大气中的探测精度有所降低。COS‐
5 km以下的低层大气中表现出明显的负偏差， 这表 MIC-2的弯角数据与折射率的表现类似， 5 km 以下
明其在该高度范围内的探测精度略有下降。然而， 的低层大气中也存在较大的负偏差， 而在 5 km 以
在 5 km 以上的高度， COSMIC-2 的折射率均值与 上的中高层大气中则与 ERA5 数据基本保持一致。
ERA5 再分析数据基本一致， 显示出其在中高层大 弯角的标准差在对流层下层较大， 约为 12%， 但在
气中的探测结果较为稳定。通过标准差分析发现， 10 km以上逐渐减小至 1%， 表明其在中高层大气中
COSMIC-2 的 折 射 率 标 准 差 在 对 流 层 下 层 约 为 的波动性较低， 探测精度较高。

图5 2024年5月6 -9日期间， 0. 1 km×1%格点内， FY-3E/GNOS掩星数据与COSMIC-2折射率偏差（a）、
弯角偏差（b）数据量的分布
Fig. 5 Data distribution of refractivity deviation （a） and bending angle deviation （b）between FY-3E
and COSMIC-2 in the 0. 1 km×1% grid during May 6 -9， 2024
与之相比， FY-3E/GNOS 掩星数据的折射率在 掩星数据处理算法， 特别是在应对低层大气的复杂
对流层下层同样表现出负偏差， 但偏差幅度略大。 条件时， 以提高其探测精度并减少数据的波动性。
而弯角则在低层大气中显示出正偏差， 这与其折射 通过图 5 的统计分布验证， 5 km 以下区域两者
率的负偏差形成对照， 表明 FY-3E/GNOS 掩星数据 折射率与弯角偏差均呈现较大离散性， 其中 FY-3E/
在处理低层大气中的探测结果存在不同的系统性 GNOS 掩星折射率负偏与弯角正偏形成矛盾特征，
误差。折射率的标准差在 5 km 以下的对流层下层 提示其信号反演算法在低层大气存在系统性误差。
达到最大值， 约为 2. 3%， 而在 30 km 以上逐渐减 这与图 4 中 ERA5 对比结果相印证， 特别是低层
少， 显示其在高层大气中的探测精度较高。弯角的 12% 的弯角标准差进一步佐证了复杂气象条件（如
标准差在对流层下层达到 12%， 与 COSMIC-2 相 湍流效应、 近地面强湿度梯度）对掩星信号的影响。
似， 但在 10 km 以上的高度逐渐减少至 1%。这些 而在 5 km 以上中高层仪器探测可靠性显著提升。
结果说明， 尽管 FY-3E/GNOS 掩星数据在中高层大 研究结果与经典理论（Kursinski， 1997； Sokolovs‐
气中表现良好， 但其在低层大气中的探测性能受 kiy， 2001）揭示的低层负偏现象一致。在对流层下
限， 可能受到复杂气象条件的影响， 如湿度梯度和 层， 折射率和弯角的偏差为负值是一种较为常见的
超折射效应等。未来需要进一步优化 FY-3E/GNOS 现象， 这种负偏差主要源于低层大气中的复杂气象