Page 41 - 《高原气象》2026年第1期

1 期 杨茉岚等：青藏高原云顶参数特征分析与飞艇应用研究 37
量技术和各种反演技术来获取这两种数据的方法 层的形成过程与其他地区存在显著差异， 其云顶高
已相对成熟， 其测量精度和反演结果精度均有保 度、 云层厚度及云内气流特性可能与常规气象环境
障， 可靠性得到广泛认可。李光伟（2010）结合 SB‐ 大相径庭（付文卓等， 2024）。因此， 研究该地区的
DART（Ship-Based Data Acquisition and Reduction 云层分布特征具有重要的科学意义。
Tool）模式， 开发了一种准确反演云顶温度和云顶 另外， 西北地区地广人稀， 航线稀少利于空域
高度的算法； Yuan et al （2010）通过空间基云观测 申请， 这为平流层飞艇开展飞行试验提供了一个理
分析， 并结合云的大气路径长度、 云顶温度或气压 想的自然实验场（张敬书等， 2023）。因此本文选取
以及不同云的微观组成等参数， 来遥感和反演云顶 青藏高原地区进行云参量特征分析， 依据张镱锂等
高度； 李顺等（2022）提出了一种名为“逆温法”的新 （2002）定义的青藏高原经纬度范围， 选取的研究地
反演方法， 利用 FY-4A 卫星大气垂直廓线数据反演 理空间范围为 27°N -39°N， 78°E -103°E。通过对
出 西 北 太 平 洋 低 云 云 顶 高 度 ， 并 与 CALIPSO 该地区云参数的深入分析研究， 旨在为该区域飞艇
（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satel‐ 应用提供精准的气象支持， 可为飞艇在高海拔、 特
lite Observations）激光雷达探测结果进行比较验 殊地形及特殊气象条件下的飞行安全、 航程预测及
证， 发现“逆温法”的反演结果比 FY-4A 卫星的云顶 任务执行提供更加科学的依据， 推动飞艇技术的优
高度产品更接近实际观测值。衣立等（2024）基于 化与实际应用， 具有重要的现实意义。
识别云区域、 定位云阴影区域等技术手段又提出一 2. 3 数据来源
种新的反演方法， 实现了北冰洋海冰密集区域云顶 大多气象云顶参数数据难以直接测量， 必须基
高度的准确反演， 有效降低了传统反演技术中基于 于可测的卫星数据进行建模反演获得（樊宏杰等，
温度反演的不确定性。总而言之， 随着探测卫星测 2017）。鉴于反演过程的复杂性和技术挑战性， 卫
量精度的提高和反演算法的升级， 云顶高度和云顶 星二级产品的开发利用显得尤为重要。以欧空局
温度数据的精度及准确度不断提高。 CCI（Climate Change Initiative）产品系列和 CLARA
同样， 选取云顶高度和云顶温度不仅因为他们 （CM SAF cLoud， Albedo and surface Radiation）产
是研究气象云方面最常用参数， 更是因为这两参数 品系列为例， 因其数据易得且精度高， 在众多产品
是直接影响平流层飞艇飞行安全的主要因素（杨秉 对比和天气预测中得到广泛应用， 同时也为非专业
等， 2008）。云顶高度可直接判断飞艇上升到平流 科研人员提供了便利。
层具体位置时是否会遇到云层， 云顶温度主要通过 本文选用的 CLARA-A3（CM SAF cLoud， Al‐
热辐射改变飞艇艇体的压力特性， 进而影响艇体平 bedo and surface RAdiation dataset from AVHRR da‐
衡性， 影响飞行安全。因此， 提前预知云顶信息可 ta）数据集是由欧洲气象卫星开发组织（EUMET-
为平流层飞艇飞行任务规划提供重要决策依据， 包 SAT）的卫星应用设施之一， 是基于 AVHRR（Ad‐
括飞行时间、 飞行区域、 飞行轨迹、 飞行高度等（戴 vanced Very High Resolution Radiometer， 一种多光
秋敏， 2014）。 谱 通 道 的 扫 描 辐 射 仪）数 据 的 气 候 数 据 记 录 集
2. 2 研究区域 （Karlsson et al， 2020）， 包含了云、 辐射和地表反照
准零风层指的是风速接近零且气流相对平稳、 率等气候数据。这些云属性和辐射参数是从 NO‐
对流活动受到抑制的区域（Yuan et al， 2022）。这一 AA（National Oceanic and Atmospheric Administra‐
现象在山区、 高原或特定气候条件下较为常见， 对 tion）系列气象卫星和 METOP（Meteopological Oper‐
平流层飞艇飞行具有重要意义。青藏高原因其独 ational Satellites）系列极轨气象卫星搭载的 AVHRR
特的地形特征和大气层的稳定性， 形成了风速较低 传感器派生出来的（王红燕等， 2013）。AVHRR 数
且气流相对平稳的区域（鲍艳松等， 2024）。研究表 据资料具有时间序列长、 覆盖范围广、 气候变量
明， 青藏高原地区出现准零风层的概率较大（史小 多、 空间分辨率高、 获取渠道简单、 面向公众开放
康等， 2023）， 这为飞艇飞行试验提供了有利条件。 等诸多优点， 被广泛应用于大尺度区域气候变化研
平稳的风速和方向对飞艇的飞行控制和安全至关 究中（Karl et al， 2018）， 同时数据的准确性也在同
重要， 尤其在飞艇飞行和驻空过程中， 风场的稳定 行评审的出版物中得到了验证（王正兴等， 2008）。
性是确保飞行安全的关键因素之一。同时， 青藏高 目前， CLARA-A3数据集的日均值数据更新到2020
原地区因其低温特征和稀薄大气层使得平流层云 年12月31日。