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地基微波辐射计探测资料质量控制方法

傅新姝 谈建国

傅新姝, 谈建国. 地基微波辐射计探测资料质量控制方法. 应用气象学报, 2017, 28(2): 209-217. DOI: 10.11898/1001-7313.20170208..
引用本文: 傅新姝, 谈建国. 地基微波辐射计探测资料质量控制方法. 应用气象学报, 2017, 28(2): 209-217. DOI: 10.11898/1001-7313.20170208.
Fu Xinshu, Tan Jianguo. Quality control of temperature and humidity profile retrievals from ground-based microwave radiometer. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(2): 209-217. DOI:  10.11898/1001-7313.20170208.
Citation: Fu Xinshu, Tan Jianguo. Quality control of temperature and humidity profile retrievals from ground-based microwave radiometer. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(2): 209-217. DOI:  10.11898/1001-7313.20170208.

地基微波辐射计探测资料质量控制方法

DOI: 10.11898/1001-7313.20170208
资助项目: 

上海市气象局启明星项目 QM201510

国家自然科学基金项目 41275021

详细信息
    通信作者:

    谈建国, email:jianguot@21cn.com

Quality Control of Temperature and Humidity Profile Retrievals from Ground-based Microwave Radiometer

  • 摘要: 微波辐射计具有24 h不间断工作、时间分辨率高等优点,是常规探空的有益补充。天线罩上的积水、无线电干扰等会导致微波辐射计探测数据出现错误。因此,开展质量控制是合理使用微波辐射计探测资料的基础。该文利用上海宝山站历史探空资料和世博园站MP-3000A型地基微波辐射计温湿度数据,设计了极值、时间一致性、空间一致性检查等适用于微波辐射计探测资料的质量控制方法,针对2012年1月-2013年12月降水、有云(有云无降水)、晴空等不同天气条件下得到的微波辐射计探测资料分别开展质量控制,并对质量控制效果进行定量分析。结果表明:上述方法能有效查找温(湿)度超过极值、温(湿)度突变、温度层际变化大等各类疑误廓线,疑误廓线类型和频数与天气条件有关,其中降水天气的各类疑误廓线频数远远高于无降水天气(有云和晴空)。去除疑误廓线后,与同期探空资料的相关系数增加,均方根误差减小。
  • 图  1  2012年1月—2014年5月微波辐射计测量的50 m高度温度的1 min变化值

    Fig. 1  Minutely variations of air temperature from microwave radiometer at 50 m height from Jan 2012 to May 2014

    图  2  2012年1月—2014年5月微波辐射计测量的50 m高度水汽密度的1 min变化值

    Fig. 2  Minutely variations of water vapor density from microwave radiometer at 50 m height from Jan 2012 to May 2014

    图  3  2013年10月8日06:01温度层际变化大的疑误廓线示例

    (a) 温度,(b) 相应的温度垂直变化率

    Fig. 3  Example of a suspected profile with excessive level-to-level fluctuations at 0601 BT 8 Oct 2013

    (a) temperature, (b) corresponding temperature differences between vertical adjacent levels

    图  4  微波辐射温度垂直变化率标准差的频数概率分布

    Fig. 4  Probability distribution of standard deviation of temperature differences between consecutive levels

    图  5  质量控制前后2012年1月—2013年12月微波辐射计与探空温度的相关系数和均方根误差

    Fig. 5  The correlation coefficient and root mean square error of temperature profiles between the microwave radiometer and radiosonde from Jan 2012 to Dec 2013 before and after quality control

    图  6  质量控制前后2012年1月—2013年12月微波辐射计与探空水汽密度的相关系数和均方根误差

    Fig. 6  The correlation coefficient and root mean square error of vapor density profiles between the microwave radiometer and radiosonde from Jan 2012 to Dec 2013 before and after quality control

    表  1  不同天气条件下的微波辐射计疑误廓线数统计

    Table  1  Number of suspected temperature and vapor density profiles flagged by quality control in different weather conditions

    质量控制方法 温度疑误廓线样本量 湿度疑误廓线样本量
    降水天气 有云天气 晴空天气 降水天气 有云天气 晴空天气
    极值检查 32131 8332 6470 73528 1488 168
    时间一致性检查 9806 4043 2318 27873 12491 3569
    温度垂直变化率的极值检查 38733 149 170
    温度垂直变化率的标准差检查 52090 3232 3822
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-10
  • 修回日期:  2017-01-17
  • 刊出日期:  2017-03-31

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