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高光谱红外探测仪温湿度廓线在华东地区的真实性检验

顾雅茹 刘延安 刘朝顺 李正龙

顾雅茹, 刘延安, 刘朝顺, 李正龙. 高光谱红外探测仪温湿度廓线在华东地区的真实性检验[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (3): 146-156. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.016
引用本文: 顾雅茹, 刘延安, 刘朝顺, 李正龙. 高光谱红外探测仪温湿度廓线在华东地区的真实性检验[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (3): 146-156. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.016
GU Ya-ru, LIU Yan-An, LIU Chao-shun, LI Zheng-long. Validation of temperature and relative humidity profiles with satellite hyperspectral infrared sounder over East China[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (3): 146-156. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.016
Citation: GU Ya-ru, LIU Yan-An, LIU Chao-shun, LI Zheng-long. Validation of temperature and relative humidity profiles with satellite hyperspectral infrared sounder over East China[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (3): 146-156. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.016

高光谱红外探测仪温湿度廓线在华东地区的真实性检验

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.03.016
基金项目: 

国家自然科学基金 41601469

上海市科委科研计划项目 15dz1207805

上海市气象科技联合中心合作基金 LHZX201601

详细信息
    作者简介:

    顾雅茹, 硕士研究生, 主要从事卫星资料质量控制和同化研究.E-mail:guyaru1993@163.com

    通讯作者:

    刘延安, 博士, 主要从事卫星资料同化及应用研究.E-mail:yaliu@geo.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: P414.4

Validation of temperature and relative humidity profiles with satellite hyperspectral infrared sounder over East China

  • 摘要: 卫星高光谱红外资料可提供高时空分辨率的温湿度廓线信息,是数值天气预报模式重要的数据源.高光谱红外大气探测仪的温湿度产品资料的质量控制和观测误差描述是同化应用效果的关键.探空资料是对温湿度垂直信息的直接测量,具有较高精度,而汛期加密探空观测(北京时14:00)具有与AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)卫星过境时间相匹配的优势,可以较好地验证AIRS反演的廓线产品精度.研究选取中国华东地区,利用2015年夏季的加密探空资料与AIRS反演产品进行时空匹配处理.研究结果表明,AIRS反演的温度廓线精度较高,整体RMSE分布区间为[1.02℃,2.49℃];而湿度廓线整体上呈现低层偏干高层偏湿现象,RMSE分布区间为[12.91%,23.43%];AIRS和AMSU(Advanced Microwave Sounding Unit)联合反演产品中,随着云覆盖范围的增加,温湿度廓线反演精度逐渐降低,但整体上依然保证一定精度,其为将来开展有云覆盖条件下的卫星资料同化应用提供依据.
  • 图  1  华东地区探空站点分布图

    Fig.  1  Distribution of radiosonde stations in East China

    图  2  华东地区17个探空站点2015年6-8月期间14时观测样本数分布

    Fig.  2  The distribution of the number of observed samples at 14 o'clock in the period from June to August 2015 at 17 Radiosonde observing stations in East China

    图  3  2015年7月28日探空站点与MODIS真彩色图像叠加显示图

    Fig.  3  Radiosonde stations and MODIS true color image superposition on 28 July 2015

    图  4  2015年7月28日探空站点和AIRS数据温度廓线比较图

    Fig.  4  Comparison of temperature profiles between radiosonde stations (red) and AIRS retrievals (blue) on 28 July 2015

    图  5  2015年7月28日探空站点和AIRS数据湿度廓线比较图

    Fig.  5  Comparison of relative humidity profiles between radiosonde stations (red) and AIRS retrievals (blue) on 28 July 2015

    图  6  AIRS大气温度廓线和与之匹配的探空观测散点图

    Fig.  6  Temperature scatterplot of AIRS retrievals and radiosonde stations

    图  7  AIRS大气湿度廓线和与之匹配的探空观测散点图

    Fig.  7  Relative humidity scatterplot of AIRS retrievals and radiosonde stations

    图  8  四种云覆盖分类情况下的温湿度Bias分布图

    Fig.  8  Distribution of bias of (a) temperature and (b) relative humidity profiles between radiosonde observations and AIRS retrievals under different total cloud fractions

    图  9  四种不同云覆盖分类情况下的温湿度RMSE分布图

    Fig.  9  Distribution of RMSE of (a) temperature and (b) relative humidity profiles between radiosonde observations and AIRS retrievals under different total cloud fractions

    表  1  2015年6--8月AIRS和探空数据的温湿度廓线精度比较

    Tab.  1  Temperature and relative humidity differences between AIRS retrievals and radiosonde observations from June to August 2015

    层数
    /(hPa)
    温度
    Bias/(℃)
    温度
    RMSE/(℃)
    温度样本数相对湿度
    Bias/%
    相对湿度
    RMSE/%
    相对湿度样本数
    100 0.23 1.44 347 / / /
    150 -0.88 1.42 348 / / /
    200 -0.07 1.02 344 10.34 18.26 344
    250 0.06 1.17 336 12.90 21.90 336
    300 -0.20 1.05 334 14.05 23.22 334
    400 -0.21 1.19 320 7.31 21.28 320
    500 -0.06 1.24 309 3.79 22.52 309
    600 0.17 1.25 298 1.44 22.77 298
    700 0.51 1.50 289 -7.91 23.43 289
    850 -0.26 1.39 265 -12.13 23.24 265
    925 -0.57 1.93 265 -10.36 18.80 265
    1 000 -0.77 2.49 129 -1.03 12.91 128
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2017-07-13
  • 刊出日期:  2018-05-25

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