[发明专利]一种探空温度辐射误差订正量计算方法

说明书

本发明公开一种探空温度辐射误差订正量计算方法，对全球不同型号的探空仪的偏差特征进行分析；借助模式背景场资料和Vaisala RS92探空仪，求算其他类型探空仪的太阳辐射订正量；应用算法对再分析资料可能存在的系统误差进行检验；实现对来自不同型号的探空仪器辐射误差订正。通过仪器辐射误差在时间‑空间域内的相互转换，既消除了模式背景场自身偏差对观测温度准确性的影响，又借助了不同仪器对比评估的差异，较现有方法达到更好的订正效果，订正后的探空温度偏差的均值和标准差显著减小。可以节省大量的人力、财力，不需要开展很长时间试验，综合考虑，本算法更为经济有效。

技术领域

本发明涉及探空数据处理技术领域。具体地说是一种探空温度辐射误差订正量计算方法。

背景技术

所谓探空温度太阳辐射误差，是指传感器在高空气象探测时，通过吸收太阳辐射造成的温升，将叠加在传感器所测真实大气温度上，太阳辐射使温度升高产生的测量误差。已有研究结果表明，若没有进行有效的辐射误差订正，白天与夜间的100hPa高度处的两条探空温度时间序列将存在非常明显的差异。太阳辐射误差大小的决定因素主要是太阳高度角，而太阳高度角大小由太阳和地球上观测点的相对位置决定：观测地点的经纬度、观测时间、观测的海拔高度等等。此外，观测点不同温度传感器的响应性能、高空风速大小、云量多少等变化因素，都将会对太阳辐射误差大小产生影响。

可以说，太阳辐射对探空温度的影响是全方位的，这不仅表现在，对同一类型探空仪器而言，其垂直上升高度和观测站点分布引起的太阳辐射偏差变化，而且表现在，针对不同类型探空仪，其温度传感器受太阳辐射影响程度亦显著不同。欧洲中尺度数值预报中心(ECMWF)对2015-2016年期间分布于北半球20°N-50°N的主要探空仪器类型进行对比统计分析，可以非常明显地看出，在不同标准等压面高度(hPa)的探空温度观测值与模式背景场之差(O-B)。不同类型的探空仪器表现出不同的温度偏差，而且对于同一类型的探空仪器，其温度偏差的大小在不同的探空高度处亦显著不同。

然而，针对探空仪辐射误差的订正方法仍有待发展。已有方法主要有两种：一是，单独针对探空仪器，基于大气长波辐射传输计算等模型计算，或进行同球观测对比试验，但是这种方法严重依赖仪器性能，且由于试验成本较高，对比资料较少；该方法主要依靠观测温度的离散度，简单给出不同探空仪器的离散度，通过离散度大小可以定性检验出仪器的探测效果优劣，但难以给出定量的对比及订正结果。二是，单独基于探空温度与模式背景场的偏差，该方法很容易受到气象数值模式自身系统偏差的影响，从而很难对探空温度进行有效精准的订正。该方法并没有考虑不同探空仪器类型之间的对比分析，仅仅基于模式背景场偏差，往往存在订正量过大或过小的问题。

探空温度要素在气象领域的重要性不言而喻。一方面可以为数值预报模式提供重要初值场信息——垂直温度廓线，另一方面，又可以为其他资料如卫星、雷达等的校正提供非常重要的数值参考。然而，探空温度的精准性不仅一直受到太阳辐射的影响，而且持续受到不同厂家生产的探空仪温度传感器换型升级和太阳辐射误差订正算法逐渐改善的影响。因此，非常有必要研究新的数据处理技术算法，综合考虑如上两种已有方法的优点，对探空温度辐射误差订正量进行计算。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种探空温度偏差的均值和标准差显著减小的一种探空温度辐射误差订正量计算方法，综合考虑已有的太阳辐射误差订正较好的国外探空仪(如Vaisala探空仪)，及数值模式背景场时空一致性较好的优势，来计算待检测探空仪(如中国、印度、俄罗斯等国探空仪)的辐射误差订正量，从而实现太阳辐射误差订正量的求算。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种探空温度辐射误差订正量计算方法，包括如下步骤：

步骤P1：对全球不同型号的探空仪的偏差特征进行分析；

步骤P2：借助模式背景场资料和Vaisala RS92探空仪，求算其他类型探空仪的太阳辐射订正量；