辐射传输模式对地基微波辐射计观测亮温的模拟能力分析

作     者：邹荣士 何文英 王普才 茆佳佳 陈洪滨 李军 南卫东 常越 ZOU Rongshi;HE Wengying;WANG Pucai;MAO Jiajia;CHEN Hongbin;LI Jun;NAN Weidong;CHANG Yue

作者机构：中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所华北香河全大气层野外科学观测研究站香河065400 中国科学院大学北京100049 中国气象局气象探测中心北京100081 

出 版 物：《大气科学》 (Chinese Journal of Atmospheric Sciences)

年 卷 期：2021年第45卷第3期

页      面：605-616页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划项目2017YFC1501700 国家自然科学基金项目41575033 

主　　题：地基微波辐射计 微波亮温 辐射传输模式 反演 

摘      要：提供高时间分辨率大气温度湿度廓线的地基微波辐射计近年来广泛使用,多通道观测亮温的数据质量是大气廓线产品合理性的基本保障。一般定期液氮绝对定标可以更好维护亮温数据质量,但实际操作颇为不易。辐射传输模式作为一种辅助工具,可以检验和认识地基微波辐射计观测亮温的数据质量。本文针对三个辐射传输模式:MonoRTM、ARTS和MWRT,结合北京探空观测资料、北京观象台和河北香河站同类型的德国RPG地基微波辐射计观测资料,分析比较了三个模式的模拟与观测亮温差异,评估不同辐射传输模式对地基微波辐射计观测的模拟能力。地基微波辐射计14个通道观测亮温与模式模拟的差异统计比较发现:三个模式的模拟结果与地基微波辐射计大部分通道的观测亮温都很接近,与观测结果具有很好一致性(如相关系数高达0.99),而对温度通道ch8(51.26 GHz)和ch9(52.28 GHz),三个模式模拟与观测相关系数明显较低(0.80),并且存在显著的绝对偏差(4~5 K),表明模式在这两个通道的模拟能力有待提高。三个模式中,MonoRTM模式在温度通道ch8、 ch9和ch10(53.86GHz)存在明显的系统性偏差,尤其是ch8高达5K;ARTS模式对水汽通道ch1(22.24 GHz)的模拟能力相对较弱;MWRT模拟与观测亮温在多个通道上相对更为接近和稳定,尤其系统性偏差最小。此外,探空廓线与地基观测站的空间位置不一致,对地基微波辐射计水汽通道的模拟结果影响较为显著,而对水汽不敏感的温度通道影响甚微。两地观测亮温与模式模拟的比对,初步表明北京观象台地基微波辐射水汽通道的观测质量有待改进。