[發明專利]一種探空溫度輻射誤差訂正量計算方法

有效

• 申請號: 202010040478.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111239856B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李慶雷;廖捷;陳哲;周自江;費燁;胡開喜;張濤
• 申請（專利權）人: 國家氣象信息中心
• 主分類號: G01W1/08
• 分類號: G01W1/08;G01W1/18
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發明公開一種探空溫度輻射誤差訂正量計算方法，對全球不同型號的探空儀的偏差特征進行分析；借助模式背景場資料和Vaisala RS92探空儀，求算其他類型探空儀的太陽輻射訂正量；應用算法對再分析資料可能存在的系統誤差進行檢驗；實現對來自不同型號的探空儀器輻射誤差訂正。通過儀器輻射誤差在時間?空間域內的相互轉換，既消除了模式背景場自身偏差對觀測溫度準確性的影響，又借助了不同儀器對比評估的差異，較現有方法達到更好的訂正效果，訂正后的探空溫度偏差的均值和標準差顯著減小。可以節省大量的人力、財力，不需要開展很長時間試驗，綜合考慮，本算法更為經濟有效。

技術領域

本發明涉及探空數據處理技術領域。具體地說是一種探空溫度輻射誤差訂正量計算方法。

背景技術

所謂探空溫度太陽輻射誤差，是指傳感器在高空氣象探測時，通過吸收太陽輻射造成的溫升，將疊加在傳感器所測真實大氣溫度上，太陽輻射使溫度升高產生的測量誤差。已有研究結果表明，若沒有進行有效的輻射誤差訂正，白天與夜間的100hPa高度處的兩條探空溫度時間序列將存在非常明顯的差異。太陽輻射誤差大小的決定因素主要是太陽高度角，而太陽高度角大小由太陽和地球上觀測點的相對位置決定：觀測地點的經緯度、觀測時間、觀測的海拔高度等等。此外，觀測點不同溫度傳感器的響應性能、高空風速大小、云量多少等變化因素，都將會對太陽輻射誤差大小產生影響。

可以說，太陽輻射對探空溫度的影響是全方位的，這不僅表現在，對同一類型探空儀器而言，其垂直上升高度和觀測站點分布引起的太陽輻射偏差變化，而且表現在，針對不同類型探空儀，其溫度傳感器受太陽輻射影響程度亦顯著不同。歐洲中尺度數值預報中心(ECMWF)對2015-2016年期間分布于北半球20°N-50°N的主要探空儀器類型進行對比統計分析，可以非常明顯地看出，在不同標準等壓面高度(hPa)的探空溫度觀測值與模式背景場之差(O-B)。不同類型的探空儀器表現出不同的溫度偏差，而且對于同一類型的探空儀器，其溫度偏差的大小在不同的探空高度處亦顯著不同。

然而，針對探空儀輻射誤差的訂正方法仍有待發展。已有方法主要有兩種：一是，單獨針對探空儀器，基于大氣長波輻射傳輸計算等模型計算，或進行同球觀測對比試驗，但是這種方法嚴重依賴儀器性能，且由于試驗成本較高，對比資料較少；該方法主要依靠觀測溫度的離散度，簡單給出不同探空儀器的離散度，通過離散度大小可以定性檢驗出儀器的探測效果優劣，但難以給出定量的對比及訂正結果。二是，單獨基于探空溫度與模式背景場的偏差，該方法很容易受到氣象數值模式自身系統偏差的影響，從而很難對探空溫度進行有效精準的訂正。該方法并沒有考慮不同探空儀器類型之間的對比分析，僅僅基于模式背景場偏差，往往存在訂正量過大或過小的問題。

探空溫度要素在氣象領域的重要性不言而喻。一方面可以為數值預報模式提供重要初值場信息——垂直溫度廓線，另一方面，又可以為其他資料如衛星、雷達等的校正提供非常重要的數值參考。然而，探空溫度的精準性不僅一直受到太陽輻射的影響，而且持續受到不同廠家生產的探空儀溫度傳感器換型升級和太陽輻射誤差訂正算法逐漸改善的影響。因此，非常有必要研究新的數據處理技術算法，綜合考慮如上兩種已有方法的優點，對探空溫度輻射誤差訂正量進行計算。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種探空溫度偏差的均值和標準差顯著減小的一種探空溫度輻射誤差訂正量計算方法，綜合考慮已有的太陽輻射誤差訂正較好的國外探空儀(如Vaisala探空儀)，及數值模式背景場時空一致性較好的優勢，來計算待檢測探空儀(如中國、印度、俄羅斯等國探空儀)的輻射誤差訂正量，從而實現太陽輻射誤差訂正量的求算。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種探空溫度輻射誤差訂正量計算方法，包括如下步驟：

步驟P1：對全球不同型號的探空儀的偏差特征進行分析；

步驟P2：借助模式背景場資料和Vaisala RS92探空儀，求算其他類型探空儀的太陽輻射訂正量；