Page 256 - 《高原气象》2025年第6期
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高     原      气     象                                 44 卷
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                  FY-3E/GNOS 掩星数据的弯角在 5 km 以下表                  正偏差， 并在所有纬度范围内保持一致， 可能与信
             现出系统性的正偏差， 这一现象在所有纬度范围内                            号滤波或数据处理算法有关。此外， FY-3E/GNOS
             均存在， 表明 FY-3E/GNOS 掩星数据在低层大气中                      掩星数据在低纬地区 2 km 以下折射率为负偏差，
             的探测具有一致的偏差趋势。这可能与信号处理                              而 2~4 km 则为正偏差， 反映出低层大气复杂气象
             中的滤波或数据处理算法有关， 尤其是在低层大气                            条件对数据精度的影响。整体来看， COSMIC-2 在
             中， 由于无线电波传播路径容易受到水汽和湍流的                            低层大气中探测偏差较大， 而 FY-3E/GNOS 掩星数
             影响， 弯角数据的正偏差尤为突出。此外， 在热带                           据在低纬地区的低层折射率偏差尤为显著， 但两者
             低纬地区， FY-3E/GNOS 掩星资料的折射率在 2 km                    在中高层大气中均具有较高的探测稳定性。这种
             以下表现出负偏差， 而在 2~4 km 之间则显示出正                        纬度依赖性与低纬度地区更为复杂的气象条件有
             偏差。这表明， FY-3E 在低纬地区的低层大气中，                         关， 特别是较高的水汽含量和强烈的对流活动对信
             受到较为复杂的气象条件影响， 特别是在水汽含量                            号传播路径的干扰较大， 导致折射率和弯角数据出
             较高的区域， 数据偏差更加显著。相比之下， 中高                           现较大的偏差。这些结果为掩星数据在不同大气
             层大气中的探测结果相对较为稳定。                                   层次和气候背景下的适用性评估提供了重要参考，
                                                                并为 FY-3E/GNOS掩星数据处理优化和低层大气探
              4  结论                                             测能力的改进提供了依据。


                  本文通过分析 FY-3E/GNOS 和 COSMIC-2 掩星               致谢： 感谢国家卫星气象中心提供的 FY-3E 数据和
             资料进行时空匹配， 对比分析了 FY-3E和 COSMIC-                     COSMIC数据分析与档案中心提供的 COSMIC-2掩
             2 之间廓线特征， 并将这两种资料和 ERA5 进行对                        星数据。
             比， 分析了他们的偏差特征以及偏差与纬度的依
                                                                参考文献（References）：
             赖性。
                 （1）  FY-3E/GNOS 和 COSMIC-2 资料的折射率              Anthes R A， 2011. Exploring Earth’s atmosphere with radio occulta‐
             和 ERA5 资料在 5~30 km 之间有很好的一致性， 偏                       tion： contributions to weather， climate and space weather［J］. At‐
             差小于 1%。在低层大气（5 km 以下）， COSMIC-2                       mospheric  Measurement  Techniques，  4（6）：  1077-1103. DOI：
             折射率在 4 km 以下出现最大为-1. 2% 的负偏差，                         10. 5194/amt-4-1077-2011.
                                                                He Y， Zhang S， Guo S， et al， 2023. Quality assessment of the atmo‐
             FY-3E/GNOS 数据则表现出系统性的正偏差， 特别
                                                                   spheric radio occultation profiles from FY-3E/GNOS-II BDS and
             是在低纬度地区， 近地面层（0~2 km）呈现系统性负
                                                                   GPS  Measurements［J］. Remote  Sensing，  15：  5313. DOI：  10.
             偏差， 过渡层（2~4 km）则以正偏差占主导。而在中                           3390/rs15225313.
             高纬度地区， 偏差相对较小。                                     Ho S P， Zhou X， Shao X， et al， 2023. Using the commercial GNSS
                 （2）  FY-3E/GNOS 和 COSMIC-2 掩星数据廓线                 RO Spire data in the neutral atmosphere for climate and weather
             对比， 两者整体变化趋势基本一致， 但在不同高度                              prediction studies［J］. Remote Sensing， 15： 4836. DOI： 10. 3390/
                                                                   rs15194836.
             层存在系统性差异。在 7. 5 km 以下， FY-3E/GNOS
                                                                Ho S P， Zhou X， Shao X， et al， 2020. Initial assessment of the COS‐
             掩星数据的弯角和折射率相较于COSMIC-2均表现
                                                                   MIC-2/FORMOSAT-7  neutral  atmosphere  data  quality  in  NES‐
             出显著正偏差， 而在 28 km 以上， 折射率之差的标                          DIS/STAR using in situ and satellite data［J］. Remote Sensing， 12
             准差明显增大。对流层下层（5 km 以下）折射率的                            （24）： 4099. DOI： 10. 3390/rs12244099.
             标准差达到最大值（约 2. 3%）， 30 km以上则逐渐减                     Kishore P， Namboothiri S P， Jiang J H， et al， 2008. Global tempera‐
                                                                   ture  estimates  in  the  troposphere  and  stratosphere：  a  validation
             小， 显示 FY-3E 卫星在高层大气中的探测精度较
                                                                   study of COSMIC/FORMOSAT-3 measurements［J］. Atmospher‐
             高。但在低层大气， FY-3E/GNOS 掩星数据折射率
                                                                   ic  Chemistry  and  Physics  Discussions，  8（3）：  897-908. DOI：
             存在负偏差， 弯角则显示正偏差， 表明其数据处理                              10.  5194/acpd-8-8327-2008.
             过程中可能存在不同的系统性误差。                                   Kursinski  E  R，  Hajj  G  A，  Schofield  J  T，  et  al，  1997. Observing
                 （3）  两种掩星资料在中高纬度， 折射率相对偏                          Earth's atmosphere with radio occultation measurements using the
             差随高度的变化幅度较小， 而在低纬度带偏差最显                               Global Positioning System［J］. Journal of Geophysical Research：
                                                                   Atmospheres，  102 （D19） ：  23429-23465. DOI：  10. 1029/
             著。在 4 km 以下， COSMIC-2的弯角表现出明显的
                                                                   97JD01569.
             负偏差而在 4~30 km 弯角偏差显著减小（±0. 4% 以
                                                                Liao M， Healy S， Zhang P， 2019. Processing and quality control of
             内）， 探测精度较高且与 ERA5 数据一致。FY-3E/                         FY-3C GNOS data used in numerical weather prediction applica‐
             GNOS 掩星数据的弯角在 5 km 以下表现出系统性                           tions［J］. Atmospheric Measurement Techniques， 12（5）： 2679-
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