探空温度偏差订正技术调研报告
发布时间：2021-07-14 08:34
探空资料在数值预报、资料同化、天气分析、气候变化、卫星资料校准等研究中发挥着重要作用。探空温度偏差大小持续受到太阳辐射等自然因素、观测系统改变等历史人为因素的叠加耦合作用影响,使得其偏差订正工作变得非常复杂,给上述众多研究应用带来较大的困扰和不确定性。本文调研了国内外主要探空温度偏差订正技术和相关产品的发展现状,重点对比分析国外不同科研业务单位的技术方法,同时结合中国探空温度偏差订正技术的发展现状和国内外差距,对未来工作提出展望。
【文章来源】：气象科技进展. 2020,10(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
2015—2016年期间，针对分布于北半球20°—50°N的主要探空仪器类型，ECMWF统计的不同标准等压面高度（hPa）的探空温度O-B，其中虚线代表平均值，实线代表方差。
全球探空温度的偏差订正效果在温度偏差分布的空间一致性上能清楚表现出来。这种改善效果,在探空高层体现的尤其明显,如图6中,给出100～200 hPa厚度层探空温度相对于ERA-Interim再分析的Bias的空间分布。由图6a可以看出,与欧美气象发达国家比较,中国探空温度偏差较大,很多站点的探空温度偏差大小在1℃以上。图6b是应用RAOBCORE订正后的结果,订正效果尤其体现在俄罗斯、印度、中国等国家的一些探空站点,订正后这些区域内的探空温度偏差减小,与周边区域表现出更好的空间一致性。图6c是在中国应用NMIC自主研发订正量订正后的结果。对比图6b和6c,还可以明显看出,应用NMIC自主研发的日定时值订正量在中国区域订正效果的优势,不但订正的探空站点数目增加,且很多站点的Bias由0.6?℃降低到0.4 ℃,其空间一致性更好。4 面临挑战与展望
本文涉及观测系统改变,主要包括:一方面不同厂家生产的探空观测仪器温度传感器不断换型升级[10],另一方面,即使是探空观测仪器的类型没有发生变化,其涉及的太阳辐射误差订正算法也会逐渐改进完善。当然,这种观测系统变化亦有一些其他表现,例如,由于探空台站迁移,由原来靠近城市迁至远离城市,亦会造成近地面的探空温度的观测偏差。但有研究结果表明,相对而言其影响幅度较前面两者显著偏小。如下图2显示在1958—2009年期间[11],位于英国的探空站点Camborne(Cornwal,UK)所使用4种不同的探空仪器类型随时间变化,及不同探空仪器在200 hPa(图2a)和700 hPa(图2b)处的月平均温度异常。其中,图2c表示这段时间内探空仪器换型情况,从左往右依次是:Phillips Mark IIb(1950—1970年);Phillips MK3 (20世纪70—90年代);Vaisala RS-80(20世纪90年代至2005—2006年);VaisalaRS-92(2005—2006年)。可以对比看出,原始观测(图中黑线)与经Hadley Centre(HadAT)订正后数据(绿线)在不同的时间段的差异非常明显。尤其是在Phillips MK3型号向Vaisala RS-80型号探空仪器换型的20世纪90年代以后,订正前后的数据显著不同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球大气再分析常规气象观测资料的预处理与同化应用[J]. 廖捷,胡开喜,江慧,曹丽娟,姜立鹏,李庆雷,周自江,刘志权,张涛,王蕙莹. 气象科技进展. 2018(01)
[2]辐射误差订正方法改变对中国探空资料温度序列的影响[J]. 杨旭,王慧瑜. 气象与环境学报. 2015(04)
[3]3种方法对中国探空温度资料均一性检验对比分析[J]. 陈哲,杨旭,刘靓珂,侯文杰. 气象与环境学报. 2014(06)
[4]1979-2012年中国探空温度资料中非均一性问题的检验与分析[J]. 陈哲,杨溯. 气象学报. 2014(04)
[5]基于昼夜温差序列非均一性的高空温度订正[J]. 吴慧,翟盘茂,林建兴. 气象与环境学报. 2013(05)
[6]融合特性层观测资料推算探空站海拔高度的方法[J]. 阮新,朱艳峰,鞠晓慧. 高原气象. 2011(02)
[7]探空资料中的人为误差对中国温度长期变化趋势的影响[J]. 郭艳君,李庆祥,丁一汇. 大气科学. 2009(06)
[8]近50年我国探空温度序列均一化及变化趋势[J]. 郭艳君,丁一汇. 应用气象学报. 2008(06)
[9]高空大气温度变化趋势不确定性的研究进展[J]. 郭艳君. 地球科学进展. 2008(01)
[10]L波段探空仪温度资料误差分析[J]. 陶士伟,陈晓红,龚建东. 气象. 2006(10)
本文编号：3283795
【文章来源】：气象科技进展. 2020,10(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
2015—2016年期间，针对分布于北半球20°—50°N的主要探空仪器类型，ECMWF统计的不同标准等压面高度（hPa）的探空温度O-B，其中虚线代表平均值，实线代表方差。
全球探空温度的偏差订正效果在温度偏差分布的空间一致性上能清楚表现出来。这种改善效果,在探空高层体现的尤其明显,如图6中,给出100～200 hPa厚度层探空温度相对于ERA-Interim再分析的Bias的空间分布。由图6a可以看出,与欧美气象发达国家比较,中国探空温度偏差较大,很多站点的探空温度偏差大小在1℃以上。图6b是应用RAOBCORE订正后的结果,订正效果尤其体现在俄罗斯、印度、中国等国家的一些探空站点,订正后这些区域内的探空温度偏差减小,与周边区域表现出更好的空间一致性。图6c是在中国应用NMIC自主研发订正量订正后的结果。对比图6b和6c,还可以明显看出,应用NMIC自主研发的日定时值订正量在中国区域订正效果的优势,不但订正的探空站点数目增加,且很多站点的Bias由0.6?℃降低到0.4 ℃,其空间一致性更好。4 面临挑战与展望
本文涉及观测系统改变,主要包括:一方面不同厂家生产的探空观测仪器温度传感器不断换型升级[10],另一方面,即使是探空观测仪器的类型没有发生变化,其涉及的太阳辐射误差订正算法也会逐渐改进完善。当然,这种观测系统变化亦有一些其他表现,例如,由于探空台站迁移,由原来靠近城市迁至远离城市,亦会造成近地面的探空温度的观测偏差。但有研究结果表明,相对而言其影响幅度较前面两者显著偏小。如下图2显示在1958—2009年期间[11],位于英国的探空站点Camborne(Cornwal,UK)所使用4种不同的探空仪器类型随时间变化,及不同探空仪器在200 hPa(图2a)和700 hPa(图2b)处的月平均温度异常。其中,图2c表示这段时间内探空仪器换型情况,从左往右依次是:Phillips Mark IIb(1950—1970年);Phillips MK3 (20世纪70—90年代);Vaisala RS-80(20世纪90年代至2005—2006年);VaisalaRS-92(2005—2006年)。可以对比看出,原始观测(图中黑线)与经Hadley Centre(HadAT)订正后数据(绿线)在不同的时间段的差异非常明显。尤其是在Phillips MK3型号向Vaisala RS-80型号探空仪器换型的20世纪90年代以后,订正前后的数据显著不同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球大气再分析常规气象观测资料的预处理与同化应用[J]. 廖捷,胡开喜,江慧,曹丽娟,姜立鹏,李庆雷,周自江,刘志权,张涛,王蕙莹. 气象科技进展. 2018(01)
[2]辐射误差订正方法改变对中国探空资料温度序列的影响[J]. 杨旭,王慧瑜. 气象与环境学报. 2015(04)
[3]3种方法对中国探空温度资料均一性检验对比分析[J]. 陈哲,杨旭,刘靓珂,侯文杰. 气象与环境学报. 2014(06)
[4]1979-2012年中国探空温度资料中非均一性问题的检验与分析[J]. 陈哲,杨溯. 气象学报. 2014(04)
[5]基于昼夜温差序列非均一性的高空温度订正[J]. 吴慧,翟盘茂,林建兴. 气象与环境学报. 2013(05)
[6]融合特性层观测资料推算探空站海拔高度的方法[J]. 阮新,朱艳峰,鞠晓慧. 高原气象. 2011(02)
[7]探空资料中的人为误差对中国温度长期变化趋势的影响[J]. 郭艳君,李庆祥,丁一汇. 大气科学. 2009(06)
[8]近50年我国探空温度序列均一化及变化趋势[J]. 郭艳君,丁一汇. 应用气象学报. 2008(06)
[9]高空大气温度变化趋势不确定性的研究进展[J]. 郭艳君. 地球科学进展. 2008(01)
[10]L波段探空仪温度资料误差分析[J]. 陶士伟,陈晓红,龚建东. 气象. 2006(10)
本文编号：3283795
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