1 上海市生态气象和卫星遥感中心，上海 200030
2 国家卫星气象中心 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室 许健民气象卫星创新中心，北京 100081
我国风云四号A星（FY-4A）携带高光谱红外干涉式大气探测仪（Geostationary Interferometric Infrared Sounder，GIIRS）首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测，可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料，从产品的探测能力和精度方面对2020年FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品开展质量评估，为产品应用和算法研究提供参考。结果表明：FY-4A/GIIRS反演大气温度廓线探测能力在高度层次和月份统计上受云活跃度影响较大；晴空条件下大气整层均方根误差约为2 K，700~1 000 hPa的大气低层较大，约2.5 K，偏差整层以负值为主；月尺度质量评估可见夏秋两季明显优于冬春季，有利于灾害性天气多发季节的监测；有云条件下单个像元的温度廓线误差显著增大，采用多像元Cressman客观分析可有效提高产品可用性；低海拔地区温度廓线产品质量整体优于高海拔地区，可极大地弥补我国东部、南部地区以及广阔的洋面上的探空资料的不足。
高光谱 质量评估 温度廓线 FY-4A/GIIRS 无线电探空 hyperspectral quality evaluation temperature profile FY-4A/GIIRS radiosonde
1 北京城市气象研究院, 北京 100089
2 北京市气象探测中心, 北京 100176
利用北京国家基本气象站内多普勒测风激光雷达和 L 波段探空系统在 2020 年 1 月 1 日至 5 月 31 日期间进行了同步观测试验, 在经过观测数据时间和空间匹配的基础上, 以后者测风数据为参照标准, 从探测风廓线的高度、风向和风速三个方面的一致性分析了激光雷达的测风数据质量。结果显示: 在观测试验期间, 激光雷达 56.5% 的观测时间里最大探测高度不低于 2000 m, 2.9% 的观测时间最大探测高度不足 1000 m; 激光雷达探测获取的水平风向、风速与 L 波段探空系统具有较好的一致性, 针对匹配得到的 8491 组对比观测数据, 其风向和风速数据拟合总相关系数分别为 0.965 和 0.986; 总体风向、风速的平均偏差和均方根误差分别为 -1.3° 和 16.1°、0.21 m·s-1 和 1.06 m·s-1; 在 2000 m 以上高度, 由于激光雷达观测数据的信噪比偏弱, 获得可信的观测数据量减少, 会对风向、风速一致性比对造成不利影响。
多普勒测风激光雷达 L 波段探空 风速 风向 Doppler wind lidar L-band radiosonde wind speed wind direction 大气与环境光学学报
2022, 17(5): 494
1 中国气象局气象探测中心,北京 100081
2 中国海洋大学海洋遥感研究所,山东 青岛 266003
3 中国气象局北京城市气象研究所,北京 100089
2011年3~4月和2013年4~5月利用车载多普勒激光雷达在北京观象台分别进行了为期约1个月的大气综合观测实验。采用改进的微分零交叉法给出激光雷达观测个例并与同步探空数据进行比对，体现出较好一致性。统计结果表明167组天顶方向上的激光雷达廓线中含有云的数据占62.9%，其中单层、2层及3层云所占比例分别为34.1%、16.2%和6.6%。所有云层结构中，低云、中云、高云及直展云的比例分别为30.2%、51.4%、17.3%和1.1%，平均云底高度、云顶高度及云厚分别为4.26、4.99、0.73 km。北京春季出现单层云频率最高，且存在多层云时顶层云最厚，其云厚与单层云云厚较为接近。与同步探空仪相对比，共61对含云匹配数据，二者计算的云底、云顶高度的相关系数为0.86、0.83，均方根偏差为1.31、1.74 km，探空观测的云底较激光雷达偏高。
遥感 云垂直结构 激光雷达 云底高度 探空仪 光学学报
2015, 35(s2): s201001
中国海洋大学信息科学与工程学院， 山东 青岛 266100
2014年4月27日至2014年5月19日在“国家自然科学基金委2014年渤黄海共享航次春季航次”中，中国海洋大学利用自行研制的相干多普勒激光雷达在渤黄海32oN～40oN，118.5oE～125.3oE区域内观测海上大气边界层结构。相干多普勒激光雷达垂直指向发射激光和接收回波时，利用不同高度距离库内快速傅里叶变换谱的峰值计算了信号的信噪比，基于梯度法从信噪比廓线数据反演和提取大气边界层高度。该结果与同步的探空仪数据、Vaisala商业化的CL31型云高仪边界层高度进行对比，相干多普勒激光雷达结果与探空仪位温数据提取结果的相关性为79%，标准差为610 m；相干多普勒激光雷达与探空仪相对湿度数据提取结果的相关性为90%，标准差为370 m；相干多普勒激光雷达与云高仪获取结果的相关性为94%，标准差为320 m。
遥感 相干多普勒激光雷达 大气边界层高度 探空仪 信噪比 光学学报
2015, 35(s1): s101001
1 云南师范大学 信息科学和技术学院 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心, 云南 昆明 650092
2 哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院 测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露, 湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题, 研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法, 并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器, 通过对传感器进行有限元分析, 确定了传感器表面加热区域温度分布情况, 得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路, 从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移, 减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示: 湿度传感器灵敏度约为2 3%RH·pF-1, 迟滞约为0.7% F·S, 重复性约为1.9%, 测量总不确定度约为4%, 时间常数约为0.5 s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性, 能够在低温环境下正常工作。
探空仪 湿度传感器 微机电系统(MEMS) 蛇形加热器 有限元 high altitude radiosonde humidity sensor Micro-electrical-mechanical Sytem(MEMS) snake like heater finite element analysis 光学 精密工程
2014, 22(11): 3050
1 上海市卫星遥感与测量应用中心, 上海 201199
2 南京大学,江苏 南京 210093
基于对大气中水汽重要性及GPS测量大气水汽优势的双重认识,进入本世纪以来,华东区域各省气象部门联合与测 绘院、天文台等其他部门建起了相当规模的GPS气象探测网(GPS/MET)。根据2010年华东区域地基GPS/MET数据,选择 与GPS站相距10 km内的无线电探空站资料,对华东区域地基GPS/MET反演的大气整层可降水量(PWV)、大气整 层湿延迟(ZWD)和大气整层总延迟(ZTD)进行精度检验,结果表明: (1)GPS/MET反演的PWV与探空结果相比具有 很高的一致性,平均误差在1 mm以下,相对误差11.54%; GPS/ZTD反演的精度更高,百分比误差小于1%。(2)反 演的各个量与探空资料具有很高的相关性,其中平均相关系数中PWV和ZWD都超过0.98, ZTD为0.977。对GPS/PWV精度 按季节进行相关系数分析得,除夏季相关系数为0.927,相对较低,其余季节相关系数均为0.96以上。(3)以本地 的无线电探空站资料为基准,与NCEP再分析资料对比发现GPS/PWV的反演精度要优于NCEP再分析场资料反演 的大气整层可降水量。因此区域GPS/MET网反演的产品对提高灾害性天气的监测和预报能力, 改进数值 天气预报精度已显示出广阔的应用前景。
全球定位系统 可降水量 延迟 无线电探空 GPS precipitable water vapor total delay radiosonde
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学中心,合肥 230031
最新研制的湍流气象探空仪是将温度脉动仪附加在常规气象探空仪上,实现了两路折射率结构常数、温湿压常规气象参数、温度谱等测量。通过在合肥和长春的实验表明该系统具有较高的测量精度和稳定性,在高空低温动态条件下探空仪系统噪声与温度脉动仪地面常温静态条件下的噪声相当。探空系统噪声引起的等效折射率结构常数小于2×10-18 m-2/3。能服务于激光传输、大气质量评价及天文台选址等相关领域对大气光学湍流研究的需要。
大气光学 探空仪 折射率结构常数 光学湍流 双通道 atmosphere optics radiosonde refractive index structure parameter optical turbulence double channels
中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥,230031
用自行研制的探空仪于1999年6月在东海进行了探空实验,得到了海面上大气温度、湿度、气压、C2n廓线.资料分析表明:800m以下海面上温度的日变化不超过3℃,逆温强度较弱.当纬度增加1℃,海表面气温减少1℃.C2n随高度迅速下降,从海表面直至500m达到相对小的区域,在500～2000 m高度内C2n基本上保持不变.湍流峰值往往出现在位温梯度较大的地方.并对海面上位温廓线日变化进行了数值模拟.
海面上 微结构 探空测量 over sea microstructure radiosonde
