留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于探空观测的多源掩星折射率质量控制及对比

郭启云 杨荣康 程凯琪 李昌兴

郭启云, 杨荣康, 程凯琪, 等. 基于探空观测的多源掩星折射率质量控制及对比. 应用气象学报, 2020, 31(1): 13-26. DOI: 10.11898/1001-7313.20200102.
引用本文: 郭启云, 杨荣康, 程凯琪, 等. 基于探空观测的多源掩星折射率质量控制及对比. 应用气象学报, 2020, 31(1): 13-26. DOI: 10.11898/1001-7313.20200102.
Guo Qiyun, Yang Rongkang, Cheng Kaiqi, et al. Refractive index quality control and comparative analysis of multi-source occultation based on sounding observation. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 13-26. DOI:  10.11898/1001-7313.20200102
Citation: Guo Qiyun, Yang Rongkang, Cheng Kaiqi, et al. Refractive index quality control and comparative analysis of multi-source occultation based on sounding observation. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 13-26. DOI:  10.11898/1001-7313.20200102

基于探空观测的多源掩星折射率质量控制及对比

DOI: 10.11898/1001-7313.20200102
资助项目: 

科技部重大自然灾害监测预警与防范重点专项 2018YFC1506201

科技部重大自然灾害监测预警与防范重点专项 2018YFC1506204

详细信息
    通信作者:

    郭启云, feng_cloudy@163.com

Refractive Index Quality Control and Comparative Analysis of Multi-source Occultation Based on Sounding Observation

  • 摘要: 根据我国不同气候区特点对2017年9月1日—2018年8月31日的COSMIC,Metop-A和FY-3C掩星折射率进行质量控制,结果表明:3种掩星折射率的双权重平均值和标准差较接近,整体均随高度呈递减变化;4个气候区的双权重平均值和标准差有差异,亚热带季风气候区相比其他3个气候区偏大。COSMIC相对探空观测在5 km以下为负偏差,亚热带季风气候区偏差较大,FY-3C亚热带季风气候区2 km以下为正偏差,2~6 km为负偏差,6 km以上为正偏差,整体在2 N以内。利用不同气候区的质量控制标准筛选出错误数据和可疑数据,经统计确定掩星与探空折射率的相关系数阈值为0.44。1 km以下掩星自适应质量控制中错误数据占比为5%~10%,1 km以上在5%以内,3种掩星较为接近。引入探空观测参考后,Metop-A掩星在高原山地气候区的错误数据较多,其他约为6%。质量控制前,掩星折射率与探空的相关系数相对较小,质量控制后,相关系数得到提高,多在0.9以上,效果较好,掩星数据质量得到了改善。
  • 图  1  中国气候区划分(a)及120个探空站分布(b)

    Fig. 1  Climate zones(a) and 120 sounding stations(b) in China

    图  2  掩星在4个气候区折射率数据的双权重平均值和双权重标准差廓线分布

    Fig. 2  Double-weighted mean and double-weighted standard deviation profiles of occultation refractive index in four climate zones

    图  3  COSMIC掩星在4个气候区折射率的可疑阈值和错误阈值区间及单个时刻的掩星折射率廓线

    Fig. 3  Suspicious thresholds and error threshold interval of COSMIC refractive index of in four climate zones comparing to refractive index profiles at a single moment

    图  4  掩星在4个气候区折射率偏差的双权重平均值和双权重标准差廓线分布

    Fig. 4  Double-weighted mean and double-weighted standard deviation profiles of occultation refractive index deviations in four climate zones

    图  5  COSMIC掩星在4个气候区折射率偏差的可疑阈值和错误阈值区间及单个时刻的掩星折射率偏差廓线

    Fig. 5  Suspicious thresholds and false thresholds of COSMIC refractive index deviation in four climate zones comparing to refractive index deviation profiles at a single moment

    图  6  掩星在4个气候区折射率数据与探空折射率相关系数的廓线分布

    Fig. 6  Correlation coefficients of reflective indices between occultations and the sounding in four climate zones

    图  7  亚热带季风气候区掩星折射率错误数据分布

    Fig. 7  Error data distribution of occultation refractive index in subtropical monsoon climate zone

    图  8  掩星第1步质控出错误数据百分比廓线分布

    Fig. 8  Percentage of occultation error data in the first-step quality control

    图  9  多源掩星第2步质控出错误数据百分比廓线分布

    Fig. 9  Percentage of occultation error data in the second-step quality control

    图  10  亚热带季风气候区掩星质控前、第1步质控后、最终质控后掩星与探空折射率的相关系数

    Fig. 10  Correlation coefficient between occultation and sounding refraction index before quality control, after the first-step and the final quality controls in the subtropical monsoon climate zone

    表  1  掩星在4个气候区与探空站匹配到的廓线数量

    Table  1  The number of profiles provided by occultations matching with sounding stations in four climate zones

    掩星 温带大陆 亚热带季风 温带季风 高原山地
    COSMIC 263 133 121 72
    Metop-A 309 373 291 43
    FY-3C 90 81 97 7
    下载: 导出CSV
  • [1] 郭启云, 杨加春, 杨荣康, 等.球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估.南京信息工程大学学报(自然科学版), 2018, 10(5):629-640. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/njxxgcdxxb201805015
    [2] 曹晓钟, 郭启云, 杨荣康.基于长时平漂间隔的上下二次探空研究.仪器仪表学报, 2019, 40(2):198-204. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yqyb201902023
    [3] 郭启云, 杨荣康, 钱媛, 等.气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降的全程探空对比分析.气象, 2018, 44(8):1094-1103. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qx201808011
    [4] 雷勇, 郭启云, 钱媛, 等.L波段雷达探空高度评估及其质量标识.应用气象学报, 2018, 29(6):710-723. doi:  10.11898/1001-7313.20180607
    [5] 吴蕾, 陈洪滨, 康雪.风廓线雷达与L波段雷达探空测风对比分析.气象科技, 2014, 42(2):225-230. doi:  10.3969/j.issn.1671-6345.2014.02.008
    [6] 蔡兆男, 王永, Liu Xiong, 等.利用探空资料验证COME卫星臭氧数据.应用气象学报, 2009, 20(3):337-345. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2009.03.010
    [7] 彭艳秋, 王卫国, 刘煜, 等.利用不同资料研究我国大陆上空柱水汽含量.应用气象学报, 2012, 23(1):59-68. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2012.01.007
    [8] 朱元竞, 李万彪, 陈勇.GMS-5估计可降水量的研究.应用气象学报, 1998, 9(1):8-14. http://qikan.camscma.cn/jamsweb/article/id/19980102
    [9] 王洪, 曹云昌, 肖稳安.COSMIC掩星数据与L波段探空数据的对比分析.气象, 2010, 36(9):14-20. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qx201009003
    [10] 杜明斌, 杨引明, 丁金才.COSMIC反演精度和有关特性的检验.应用气象学报, 2009, 20(5):586-593. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2009.05.010
    [11] Teunissen P J G, Montenbruck O.Handbook of Global Navigation Satellite Systems.Springer International Publishing A G, 2017:1120-1138. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=Zok8fUkw9I2rDxjS6hNLuwPKh4ZXcGThdqL3mhUhWc8=
    [12] Anthes R A, Bernhard P A, Chen Y, et al.The COSMIC/FORMOSAT-3 mission:Early results. Bull Amer Meteor Soc, 2008, 89(3):313-333. doi:  10.1175/BAMS-89-3-313
    [13] Rocken C, Kuo Y H, Schreiner W S, et al.COSMIC system description.Terr Atmos Ocean Sci, 2000, 11(1):21-52. doi:  10.3319/TAO.2000.11.1.21(COSMIC)
    [14] 丁金才, 郭英华, 郭永润, 等.利用COSMIC资料对17个台风热力结构的合成分析.热带气象学报, 2011, 27(1):31-43. doi:  10.3969/j.issn.1004-4965.2011.01.004
    [15] 宋晓姜, 杨学联, 邢建勇.GPS掩星资料三维变分同化对台风模式预报的改进试验.海洋学报, 2013, 35(5):67-75. doi:  10.3969/j.issn.0253-4193.2013.05.007
    [16] 王金成, 龚建东, 赵滨.一种新的COSMIC大气折射率资料观测误差估计方法及在GRAPES全球三维变分同化中的应用.气象学报, 2015, 73(1):142-158. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qxxb201501011
    [17] 曾桢, 张训械, 熊建刚, 等.无线电掩星技术及其应用.电波科学学报, 2002, 17(5):549-556. doi:  10.3969/j.issn.1005-0388.2002.05.024
    [18] 徐桂荣, 乐新安, 张文刚, 等.COSMIC掩星资料反演青藏高原大气廓线与探空观测的对比分析.暴雨灾害, 2016, 35(4):315-325. doi:  10.3969/j.issn.1004-9045.2016.04.003
    [19] 王树志, 朱光武, 白伟华, 等.风云三号C星全球导航卫星掩星探测仪首次实现北斗掩星探测.物理学报, 2015, 64(8):408-415. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/wlxb201508054
    [20] 马再忠, 郭英华, 王斌.GPS掩星观测的发展及其在气象业务中的应用现状.气象学报, 2011, 69(1):208-218. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qxxb201101018
    [21] 孙学金, 赵世军, 余鹏.GPS掩星切点水平漂移规律的数值研究.应用气象学报, 2004, 15(2):174-180. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2004.02.005
    [22] 范磊, 孙守勋, 王也英, 等.全谱反演技术在山基掩星数据处理中的应用.应用气象学报, 2012, 23(4):493-499. doi:  10.3969/j.issn.1001-7313.2012.04.013
    [23] Wickert J.Comparison of vertical refractivity and temperature profile from CHAMP with radiosonde measurements.Denmark:Danish Meteorological Institute, 2005, 6:21.
    [24] Kuo Y H.Comparison of GPS radio occutation soundings with radiosondes.Geophys Res Lett, 2005, 32(5):3-6.
    [25] 苟小平, 符养, 郭粤宁, 等.COSMIC计划及掩星数据误差分析.气象科学, 2009, 29(3):348-354. doi:  10.3969/j.issn.1009-0827.2009.03.011
    [26] Lorenc A C, Hammon O.Objective quality of observations using bayesian methods, theory, and a practical implantation.Q J Roy Meteor Soc, 1988, 114:515-543. doi:  10.1002/qj.49711448012
    [27] Gandin L S.Complex quality control of meteorological observations.Mon Wea Rev, 1988, 16:1137-1156.
    [28] Andersson E, Jarvinen H. Variational quality control.Q J Roy Meteor Soc, 1999, 125:697-722. doi:  10.1002/qj.49712555416
    [29] Gandin L S.Complex quality control of meteorological observations.Mon Wea Rev, 1988, 116(5):1137-1156. doi:  10.1175/1520-0493(1988)116<1137:CQCOMO>2.0.CO;2
    [30] Zou X, Zeng Zhen.A Quality control procedure for GPS radio occultation data.J Geophys Res, 2006, 111, D02112, DOI: 10.1029/2005-JD005846.
    [31] 臧欣.卫星资料应用与质量控制.南京:南京信息工程大学, 2012.
    [32] 李伟, 邢毅, 马舒庆.国产GTS1探空仪与VAISALA公司RS92探空仪对比分析.气象, 2009, 35(10):97-102. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2009.10.012
    [33] 李芳芳, 陈起英, 吴泓锟.基于秒级探空资料的中国地区浮力频率分布.应用气象学报, 2019, 30(5):629-640. doi:  10.11898/1001-7313.20190511
    [34] 吴泓锟, 陈起英, 华维, 等.基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征.应用气象学报, 2019, 30(4):491-501. doi:  10.11898/1001-7313.20190409
    [35] 赵定池, 潘晓滨, 晋鹏, 等.COSMIC后期的掩星折射率资料误差特性分析.气象环境与科学, 2016, 39(4):30-37. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hnqx201604005
    [36] Lanzante J R.Resistant, robust and non-parametric techniques for the analysis of climate data:Theory and examples, including applications to historical radiosonde station data.Int J Climatol, 1996, 16:1197-1226. doi:  10.1002/(SICI)1097-0088(199611)16:11<1197::AID-JOC89>3.0.CO;2-L
    [37] 张大任, 郑静, 范军良, 等.近60年中国不同气候区极端事件的时空变化特征.中国农业气象, 2019, 40(7):422-434. doi:  10.3969/j.issn.1000-6362.2019.07.002
  • 加载中
图(10) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  3837
  • HTML全文浏览量:  2126
  • PDF下载量:  46
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-01
  • 修回日期:  2019-09-26
  • 刊出日期:  2020-01-31

目录

    /

    返回文章
    返回