臧欣,官莉

(氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

臧欣,官莉.2015.COSMIC反演大氣溫濕廓線與模式客觀分析場的比較[J].大氣科學(xué)學(xué)報,38(4):510-517.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20121129021.

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COSMIC反演大氣溫濕廓線與模式客觀分析場的比較

臧欣,官莉

(氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

摘要：利用2009年不同季節(jié)COSMIC濕反演的大氣溫度和相對濕度廓線數(shù)據(jù),分別與時、空相匹配的ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,歐洲中尺度天氣預(yù)報中心)、NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美國環(huán)境預(yù)報中心)模式客觀分析場和無線電探空觀測數(shù)據(jù),進(jìn)行全球范圍的比較分析。初步研究表明,無論夏季還是冬季,各種資料源之間相互比較的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差分布相似,與季節(jié)無關(guān)。就溫度而言,三種資料源的溫度水平、垂直分布都很接近,ECMWF模式數(shù)據(jù)比NCEP不論是溫度廓線還是濕度廓線都更接近COSMIC反演值。模式的水汽客觀分析場在對流層基本上都比無線電探空觀測值偏濕,對流層中高層在大部分海洋地區(qū)也比COSMIC反演場偏濕。COSMIC反演的相對濕度相對于無線電探空整層偏大,具有明顯正偏差,在300 hPa偏差達(dá)最大值(約30%)。

關(guān)鍵詞：COSMIC;ECMWF;NCEP;無線電探空

0引言

1995年4月美國大學(xué)大氣研究聯(lián)合會(University Corporation for Atmospheric Research,UCAR)主持的GPS/MET項目成功發(fā)射了一顆攜帶全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)接收機(jī)的MicroLab1低軌實(shí)驗衛(wèi)星,揭開了GPS無線電掩星技術(shù)探測地球大氣試驗計劃的序幕。之后數(shù)年,國際上相繼開展了多項GPS無線電掩星觀測任務(wù),丹麥、德國、阿根廷和美國先后發(fā)射了?rsted、CHAMP(Challenging Minisatellite Payload)和SAC-C (Satellite de Aplicaciones Cientificas-C)。這些單顆低軌衛(wèi)星的主要任務(wù)是驗證掩星技術(shù)探測大氣要素廓線的可行性和改進(jìn)探測技術(shù)。直至2006年4月15日,由中國臺灣地區(qū)和美國聯(lián)合實(shí)施的COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and Climate,COSMIC)計劃,成功發(fā)射了由6顆低軌衛(wèi)星組成的用于氣象、電離層和氣候探測的星座,才使空基GPS氣象學(xué)進(jìn)入了業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)展的新階段(丁金才,2009;官莉等,2010;張澤嬌等,2015)。

空基GPS提供了大量的三維觀測資料,如何把這些資料同化應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)中是空基GPS氣象學(xué)研究的重點(diǎn)之一,掩星數(shù)據(jù)進(jìn)行同化之前或同化結(jié)果輸出時,都需進(jìn)行質(zhì)量控制,分析其誤差特性和分布(宋曉姜等,2013)。將掩星反演的大氣溫濕廓線與數(shù)值天氣預(yù)報模式輸出場以及無線電探空觀測進(jìn)行統(tǒng)計比較也是對掩星技術(shù)進(jìn)行驗證的一種有效方法。Kursinski et al.(1995)、Rocken et al.(1997)對MicroLab1數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證,得出掩星觀測的溫度與無線電探空以及大氣模式相比的偏差在熱帶地區(qū)通常小于1 K,在高緯度地區(qū)通常小于0.5 K。對MicroLab1反演的水汽廓線分析中,證明在低緯度6～7 km范圍內(nèi)水汽的精度可達(dá)到10%～20%,邊界層內(nèi)約可達(dá)到5%,甚至更好。MicroLabl的觀測數(shù)據(jù)與ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,歐洲中尺度天氣預(yù)報中心)的分析結(jié)果和臨近的探空氣球站的觀測資料相比,在5～30 km溫度精度好于1.5 ℃(王洪等,2010)。Kuo et al.(2004)用2001年12月的CHAMP與SAC-C掩星數(shù)據(jù)和ECMWF全球分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析,發(fā)現(xiàn)在熱帶地區(qū)(30°S～30°N)折射率的負(fù)偏差出現(xiàn)在3 km以下,平均誤差在地表最大達(dá)到4%;在中緯度地區(qū),負(fù)偏差明顯減小,平均誤差減小到2%左右;到極地地區(qū)進(jìn)一步減小到0.15%。這表明在赤道地區(qū)豐富的水汽和復(fù)雜的大氣運(yùn)動對低對流層掩星探測產(chǎn)生了影響(茍小平等,2009)。

COSMIC掩星數(shù)據(jù)沒有儀器和軌道變化引入的誤差,因此資料質(zhì)量不受地理位置和天氣條件改變的影響,長期穩(wěn)定,可用于大氣長期變化的監(jiān)測。針對COSMIC掩星數(shù)據(jù)的質(zhì)量、誤差特點(diǎn),與各種模式預(yù)報場及無線電探空觀測場的對比驗證這方面開展的研究還較少,并且NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美國環(huán)境預(yù)報中心)和ECMWF模式的客觀分析場數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確,對分析大尺度環(huán)流背景和天氣形勢具有較好的指示意義,其他分析場往往以此作為參照依據(jù)。因此本研究對COSMIC反演的大氣溫濕廓線與模式客觀分析場和無線電探空觀測場進(jìn)行了系統(tǒng)、全面地比較,用于對COSMIC資料的可靠性進(jìn)行驗證和評估。首先簡單介紹了COSMIC系統(tǒng)構(gòu)成、COSMIC反演大氣參數(shù)的原理以及研究使用的各種資料,其次將2009年夏季7月10—16日和冬季12月22—28日COSMIC濕反演的溫度和相對濕度廓線分別與ECMWF模式和NCEP模式客觀分析場廓線進(jìn)行比較分析,即統(tǒng)計計算掩星觀測和模式數(shù)據(jù)在不同高度層、不同地理區(qū)域的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差。最后使用無線電探空資料進(jìn)一步檢驗兩種數(shù)值預(yù)報模式客觀分析場和COSMIC反演場的精度。

1COSMIC系統(tǒng)簡介

在GPS/MET試驗和CHAMP等掩星計劃的成功經(jīng)驗及研究成果的基礎(chǔ)上,氣象、電離層及氣候衛(wèi)星觀測系統(tǒng)COSMIC于2006年4月發(fā)射,該系統(tǒng)是全球第一個能夠每天實(shí)時提供全球數(shù)千點(diǎn)大氣資料的空基觀測網(wǎng),對于改進(jìn)天氣預(yù)報、氣候監(jiān)測和空間天氣研究具有重要的意義(Rocken et al.,2000)。

COSMIC系統(tǒng)包括6顆重量約62 kg的微型衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星攜帶三種科學(xué)試驗有效載荷:GPS掩星接收機(jī)、小型電離層光度計和三頻段信標(biāo)發(fā)射機(jī)。通過觀測穿越大氣層的來自GPS無線電信號的彎曲程度(無線電掩星技術(shù))得到地球大氣層的水汽和其他物理現(xiàn)象的信息,圍繞地球的圓形低軌道的高度大約為700～800 km(黃清勇和朱延祥,2005)。在系統(tǒng)正常工作后,每天可提供全球約2 500個掩星點(diǎn)的大氣和電離層的觀測資料和反演的要素廓線,資料的垂直分辨率在平流層為1.5 km,在低對流層平均為0.5 km。無線電探空儀是目前最精確的大氣數(shù)據(jù)源之一,但受到低時間分辨率(每天兩次觀測)、低空間分辨率的限制。圖1是2009年冬季12月22—28日內(nèi)掩星事件、無線電探空觀測的全球分布,可見,該時段內(nèi)共有13 963次掩星事件(不同顏色分別代表其最大探測深度),其中熱帶海洋地區(qū)4 429次,中緯度地區(qū)6 600次,高緯度地區(qū)2 934次,而無線電探空一共只有4 598次觀測。掩星事件量遠(yuǎn)大于探空次數(shù),在探空資料較稀少的地區(qū),如海洋、荒漠、南半球等,COSMIC資料都有分布且全球分布較均勻,可大大彌補(bǔ)常規(guī)探空資料的不足。

圖1　2009年12月22—28日COSMIC 13 963個掩星點(diǎn)(a)和無線電探空觀測(b)的全球分布Fig.1　Global distributions of (a)COSMIC 13 963 radio occultation points and (b)radiosonde observations during 22—28 December 2009

2COSMIC大氣參數(shù)反演算法

大氣GPS無線電掩星技術(shù)是指安裝在近地軌道衛(wèi)星LEO(Low Earth orbit)上的GPS接收機(jī)臨邊接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號。當(dāng)信號傳播路徑經(jīng)過地球大氣層時,無線電信號因地球大氣折射率梯度的存在發(fā)生彎曲,同時傳播速度也會趨緩,用安裝在LEO衛(wèi)星上的GPS接收機(jī)接收這些延遲信號,就可以觀測到掩星事件(趙瑩,2011)。在進(jìn)行掩星資料的處理時,由于GPS衛(wèi)星的周期遠(yuǎn)大于LEO衛(wèi)星,可以假設(shè)LEO衛(wèi)星相對于一個“固定”的GPS衛(wèi)星運(yùn)行。一次掩星觀測過程的持續(xù)時間大概為80 s,若通過整個電離層,該時間會較長。

圖2簡單示意了GPS和LEO衛(wèi)星構(gòu)成掩星觀測的幾何關(guān)系,裝載在LEO衛(wèi)星上的GPS接收機(jī)記錄精確的雙頻GPS信號相位延遲量和信噪比。常用已知衛(wèi)星軌道信息,從觀測到的相位延遲率(或大氣多普勒漂移)序列計算GPS信號的彎曲角剖面,假設(shè)地球大氣介質(zhì)局部球?qū)ΨQ,用Abel積分逆變換把彎曲角序列反演得到大氣折射指數(shù)剖面,在中性層,大氣折射率與大氣壓強(qiáng)、溫度和濕度之間近似滿足Smith-Weintraub方程,忽略水汽的影響,并將大氣看成理想氣體,在流體靜力平衡方程的假設(shè)下,有:

(1)

其中:p0為35 km的大氣壓強(qiáng);g(h)是重力加速度;p是大氣總壓(hPa)。

(2)

式中:k1=77.6 K/hPa;N為大氣折射率。

圖2　LEO-GPS掩星觀測示意圖Fig.2　Schematic diagram of LEO-GPS occultation observations

若在已知大氣溫度廓線T(h)的條件下(如利用全球大氣模式),利用公式進(jìn)行迭代,還可得到大氣的水汽廓線(曹玉靜,2012)。

以上這種GPS掩星的幾何光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)算法并沒有合理考慮由折射率剖面同時反演溫度和水汽剖面的模糊度困難,因此該反演算法不太適合中、低緯度帶。COSMIC后處理業(yè)務(wù)大氣產(chǎn)品則以歐洲中尺度天氣預(yù)報分析ECMWF或NCEP提供的全球和局地的較精確的大氣參數(shù)分布作為背景場,合理考慮這些大氣背景場和觀測量的誤差特性,以掩星觀測得到的折射率廓線作為觀測值,采用大氣折射率一維變分同化方法同時反演得到大氣層的壓強(qiáng)、溫度以及水汽垂直廓線(官莉等,2008)。

因為衛(wèi)星的無線電信號能夠穿過濃云和降水區(qū),所以與其他遙感觀測平臺不同,COSMIC觀測將幾乎不會受到天氣情況的影響。具有的高垂直分辨率、受云和降水影響較小以及長期穩(wěn)定、費(fèi)用低等特征使其能有效地補(bǔ)充其他觀測系統(tǒng),進(jìn)行大量氣象過程的研究,檢驗數(shù)值預(yù)報模式客觀分析場及預(yù)報場的質(zhì)量,將COSMIC反演出的數(shù)據(jù)作為伴隨模式同化于氣象數(shù)值模型可以修正資料的誤差,反演出更精確的模式初始場,改善模式預(yù)報(Leroy and North,2000)。

3COSMIC反演大氣溫濕廓線與模式客觀分析場的比較

3.1　資料的預(yù)處理

使用2009年冬季12月22—28日COSMIC Lever2的濕反演大氣廓線產(chǎn)品wetPrf,一共有13 963條廓線。圖1a給出了這些掩星事件的分布位置。WetPrf資料探測高度范圍為0～40 km,垂直分辨率為100 m,反演時考慮大氣中水汽存在的實(shí)際情況,數(shù)據(jù)內(nèi)容包括各海拔位勢高度的溫度、氣壓、水汽壓和折射率等廓線。無線電探空資料匹配原則為觀測時間差異在2 h以內(nèi),距離該掩星點(diǎn)在300 km以內(nèi),滿足匹配條件的無線電探空廓線共有4 598條,探空觀測位置在圖1b中給出。對資料進(jìn)行了如下預(yù)處理:

第一步,COSMIC資料應(yīng)用范圍檢驗。眾所周知,中性大氣的折射率是正值,因此要求檢驗折射指數(shù)為非負(fù)數(shù)。如果折射指數(shù)垂直廓線中任一數(shù)據(jù)點(diǎn)未能符合這一標(biāo)準(zhǔn)(折射指數(shù)小于0),去除整條廓線(Zou et al.,2004)。

第二步,COSMIC大氣廓線產(chǎn)品中給出的是水汽壓,將水汽壓轉(zhuǎn)化為相對濕度。

第三步,垂直高度層上的插值。COSMIC大氣廓線產(chǎn)品垂直分層分400高度層,NCEP模式為28層,ECMWF模式為25層,探空資料則分層不確定。為便于相互比較,將COSMIC掩星數(shù)據(jù)反演得到的大氣溫度、相對濕度廓線和ECMWF的預(yù)報模式數(shù)據(jù),無線電探空數(shù)據(jù)均統(tǒng)一到NCEP模式的垂直高度層上,即28個高度層,該氣壓分層大致范圍在2～1 000 hPa,低層間隔30～60 hPa,高層間隔在10 hPa左右,每個時次均不同。

3.2　COSMIC掩星數(shù)據(jù)與數(shù)值預(yù)報模式數(shù)據(jù)的比較

分別計算COSMIC反演的大氣溫度、相對濕度廓線與ECMWF、NCEP數(shù)值預(yù)報模式客觀分析場在不同高度層上的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差,計算標(biāo)準(zhǔn)差采用貝塞爾公式:

(3)

選取350 hPa高度層上的溫度分布進(jìn)行分析,圖3分別顯示350 hPa上COSMIC反演溫度、濕度與ECMWF、NCEP模式數(shù)據(jù)差值,不同顏色代表差值的大小,可以看出,COSMIC掩星反演的大氣溫度在該高度層與ECMWF模式和NCEP客觀分析場均很接近,即差值不大,溫度差值在±2 K以內(nèi),只是NCEP客觀分析場在南半球高緯度負(fù)偏差較大。就相對濕度而言,ECMWF客觀分析場與COSMIC反演場更接近,兩種模式客觀分析場均在中低緯度海洋上出現(xiàn)了明顯負(fù)偏差,NCEP模式更為突出,即模式客觀分析場的相對濕度偏大,尤其是NCEP模式負(fù)偏差會大于-20%。該結(jié)論與官莉等進(jìn)行FY-3A微波濕度計資料同化的研究結(jié)果一致,350 hPa是FY-3A微波濕度計通道3權(quán)重函數(shù)極值所在高度,該通道觀測增量即O-B存在負(fù)偏差,尤其是中低緯度大部分海洋區(qū)域,初步的誤差來源分析認(rèn)為是模式客觀分析場在該高度上濕度偏大(Guan et al.,2011)。NCEP模式在南、北半球高緯度地區(qū)(緯度大于±60°N)存在較大的相對濕度正偏差。

圖3　350 hPa上COSMIC反演的大氣溫度(a,b)和相對濕度(c,d)與ECMWF(a,c)、NCEP(b,d)模式數(shù)據(jù)的差值Fig.3　(a,b)Temperature and (c,d)relative humidity differences between data retrieved from COSMIC and those from (a,c)ECMWF and (b,d)NCEP models at 350 hPa

以上給出了COSMIC與模式偏差在350 hPa高度層上的水平分布,為了解偏差的垂直特性,將上述1萬多條廓線進(jìn)行平均,平均的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差廓線見圖4。由圖4可看出不論溫度還是相對濕度ECMWF數(shù)據(jù)相對于NCEP總體上與COSMIC資料更接近,即偏差和標(biāo)準(zhǔn)差在各高度層上均較小,溫度偏差在±0.5 K以內(nèi),兩種模式在低對流層受地表影響偏差明顯增大。NCEP模式在整層大氣中溫度主要為負(fù)偏差,說明NCEP模式計算得出的溫度比COSMIC反演得到的溫度偏高。除邊界層外COSMIC與ECMWF的相對濕度偏差幾乎接近于0,相對而言NCEP在大多數(shù)高度層上(450～900 hPa除外)偏差和標(biāo)準(zhǔn)差均較大,且存在正偏差,在100 hPa處達(dá)到最大20%,即COSMIC反演的相對濕度較NCEP預(yù)報模式分析場偏濕。

圖4　COSMIC-ECMWF(a,c,e,g)和COSMIC-NCEP(b,d,f,h)的13 963條廓線平均的偏差(a,b,e,f)和標(biāo)準(zhǔn)差(c,d,g,h)廓線　　a,b,c,d.溫度;e.f,g,h.相對濕度Fig.4　Average (a,b,e,f)deviation and (c,d,g,h)standard deviation profiles of 13 963 profiles from (a,c,e,g)COSMIC-ECMWF and (b,d,f,h)COSMIC-NCEP　　a,b,c,d.temperature;e.f,g,h.relative humidity

3.3　無線電探空數(shù)據(jù)與COSMIC數(shù)據(jù)的比較

常規(guī)無線電探空是目前世界統(tǒng)一的探測高空大氣要素的規(guī)范方式,有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源,分布也較廣,一般氣溫觀測精度為±0.5 K,氣壓為±1 hPa,相對濕度為±5%。探空儀的上升高度一般可達(dá)30 km以上,但在對流層頂和平流層,氣壓和溫度精度降低,一般來說,溫度誤差可從250 hPa的1 K增加到10 hPa的4 K(杜明斌等,2009),因此可以用于對COSMIC大氣參數(shù)反演結(jié)果和數(shù)值預(yù)報模式預(yù)報場的檢驗。

在該研究時段內(nèi)共有4 598條匹配的無線電探空廓線,使用COSMIC掩星數(shù)據(jù)減去插值后的對應(yīng)大氣層的無線電探空數(shù)據(jù),平均后得到如圖5所示的溫度和相對濕度偏差和標(biāo)準(zhǔn)差的垂直廓線分布。由圖5可以看出COSMIC掩星數(shù)據(jù)在平流層與無線電探空數(shù)據(jù)的溫度幾乎一致,偏差接近0,反演的溫度在對流層大多都大于無線電探空探測值,即COSMIC反演的大氣溫度比無線電探空觀測值偏暖。COSMIC反演的相對濕度也整層偏大,相對于無線電探空具有明顯正偏差,在300 hPa偏差達(dá)最大值約30%,整個對流層兩者相比濕度標(biāo)準(zhǔn)差可達(dá)20%～30%。

圖5　2009年12月22—28日COSMIC與無線電探空溫度(a,b)和相對濕度(c,d)的偏差(a,c)和標(biāo)準(zhǔn)差(b,d)廓線Fig.5　(a,c)Deviation and (b,d)standard deviation profiles of (a,b)temperature and (c,d)relative humidity from COSMIC and radiosonde during 22—28 December 2009

3.4　無線電探空數(shù)據(jù)與模式數(shù)據(jù)的比較

由圖6可見,無線電探空數(shù)據(jù)與兩種模式數(shù)據(jù)從100 hPa到近地層的溫度偏差和標(biāo)準(zhǔn)差廓線分布極為相似,偏差都較小,隨高度分布特征也相似,只是在高于100 hPa的高層上ECMWF模式的溫度低于NCEP模式的溫度值。無線電探空探測的相對濕度在所有高度層上都小于ECMWF模式計算出的相對濕度,即相對濕度存在負(fù)偏差,同樣NCEP模式從200 hPa到地面的高度上存在負(fù)偏差,但相對NCEP模式ECMWF相對濕度預(yù)報場的標(biāo)準(zhǔn)差較小些?？傮w上,在對流層兩種模式的分析場濕度均偏濕,在對流層中高層偏濕較低層更明顯(300～400 hPa達(dá)極大值)。ECMWF模式反演出的相對濕度要略大于NCEP模式反演出的相對濕度。

本文同時對2009年夏季COSMIC一個星期的觀測資料(2009年7月10—16日)進(jìn)行了上述研究,該夏季時段共有15 764個掩星數(shù)據(jù)點(diǎn),匹配上的無線電探空點(diǎn)有4 679個,將COSMIC 反演的大氣溫度、相對濕度廓線與無線電探空觀測和ECMWF和NCEP模式的客觀分析場相互之間進(jìn)行了比對,所得結(jié)果與冬季類似,在此略去,不再累述,初步說明各種資料源相互之間比較的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差分布與季節(jié)無關(guān)。

圖6　2009年12月22—28日無線電探空與模式溫度(a,b,c,d)和相對濕度(e,f,g,h)的偏差(a,b,e,f)和標(biāo)準(zhǔn)差(c,d,g,h)廓線　　a,c,e,g.Radiosonde-ECMWF;b,d,f,h.Radiosonde-NCEPFig.6　(a,b,e,f)Deviation and (c,d,g,h)standard deviation profiles of (a,b,c,d)temperature and (e,f,g,h)relative humidity from radiosonde and models during 22—28 December 2009　　a,c,e,g.Radiosonde-ECMWF;b,d,f,h.Radiosonde-NCEP

4結(jié)論

本文利用2009年夏季和冬季各一周時間內(nèi)COSMIC濕反演的大氣溫度和相對濕度廓線,將其與時間、空間匹配的ECMWF、NCEP預(yù)報模式客觀分析場數(shù)據(jù)和無線電探空觀測進(jìn)行了全球范圍的系統(tǒng)比較分析,初步研究表明無論夏季還是冬季各種資料源之間相互比較的偏差和標(biāo)準(zhǔn)差分布相似,與季節(jié)無關(guān)。

ECMWF模式數(shù)據(jù)較NCEP數(shù)據(jù)不論是溫度廓線還是濕度廓線更接近COSMIC反演值,這可能是因為CDAAC在對掩星數(shù)據(jù)進(jìn)行一維變分分析時參考ECMWF的低分辨率資料反演后得出wetPrf數(shù)據(jù),使得兩種數(shù)據(jù)結(jié)果較為接近。就溫度而言,三種資料源的溫度水平、垂直分布都很接近。模式的水汽預(yù)報場在對流層基本上都比無線電探空觀測值偏濕,對流層中高層在大部分海洋地區(qū)也比COSMIC反演場偏濕。這是由于模式反演出的背景場和真實(shí)大氣相比,會加大這一時段內(nèi)濕度變化過程的影響。COSMIC反演的相對濕度相對于無線電探空整層偏大,具有明顯正偏差,在300 hPa偏差達(dá)最大值約30%。

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(責(zé)任編輯：張福穎)

Comparison of COSMIC retrieved temperature and

humidity profiles with model objective analysis fields

ZANG Xin,GUAN Li

(Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China)

Abstract:The COSMIC retrieved temperature and relative humidity profiles are compared with the collocated spatially and temporally ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) and NCEP(National Centers for Environmental Prediction) model objective analysis fields as well as radiosonde observations on global scale in different seasons in 2009.The primary research results show that the distributions of the deviations and the standard deviations from these data sources are similar in summer and winter,independent of seasons.The vertical and horizontal temperature distributions of these data sources are very close.Either temperature or relative humidity profiles from ECMWF are more close to COSMIC retrievals than NCEP fields.The humidity profiles of model objective analysis are all higher than radiosonde observations in nearly whole troposphere and wetter than COSMIC retrievals in middle-upper troposphere over most ocean area.The COSMIC retrieved relative humidity profiles are higher than the radisonde measurements,having obvious positive deviations with maximum(about 30%) at 300 hPa.

Key words:COSMIC;ECMWF;NCEP;radiosonde

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20121129021

中圖分類號：

文章編號：1674-7097(2015)04-0510-08P412.27

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通信作者：臧欣,碩士,研究方向為衛(wèi)星遙感資料的處理和應(yīng)用,Lauretta06xin@163.com.

基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(41175034)

收稿日期：2012-11-29；改回日期：2013-01-31