高原气象

作者：张翔,余晔,董龙翔,赵果,马腾,祁少锋,赵素平,李江林,张彤

单位：<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">1.</sup> 中国科学院西北生态环境资源研究院/冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室，甘肃 兰州 730000","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">2.</sup> 中国科学院大学，北京 100049","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">3.</sup> 中国科学院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站，甘肃 平凉 744015","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">4.</sup> 甘肃省陆面过程与灾害天气野外科学观测研究站，甘肃 平凉 744015","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">5.</sup> 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃 兰州 730020

关键词：边界层高度,云高仪,位温廓线,后向散射廓线,反演

基金：国家自然科学基金项目(42375086),国家自然科学基金项目(42422504),国家自然科学基金项目(42305092),中国科学院大型仪器功能开发项目(2024g109),中国科学院青年创新促进会优秀会员项目(Y2021111)

大气边界层高度是大气环境、 天气和气候研究中最重要的参数之一。随着地基遥感探测技术的发展， 对大气边界层高度进行连续监测成为可能。然而， 基于地基遥感得出的边界层高度取决于所使用的反演方法， 且受复杂大气条件的影响。本研究采用中国科学院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站2020年8月27日至2023年8月1日云高仪、 累计降水量和天气状况观测记录， 以及2023年夏季加强观测期探空等观测资料， 结合位温廓线识别的边界层高度， 对比分析了几种基于云高仪后向散射梯度反演边界层高度算法的有效性， 提出了白天［08:00（北京时， 下同） -19:00）］和夜间（20:00至次日07:00）分别采用不同后向散射梯度算法并限制检索高度的边界层高度反演混合算法。结果表明： 不同后向散射梯度算法（最大负梯度法、 三大负梯度评估法、 百分比波动法、 拐点法和Flamant法）反演结果存在差异， Flamant法、 三大负梯度评估法和最大负梯度法反演的边界层高度与位温廓线反演结果相关性较高， 平均绝对偏差较小， 拐点法和百分比波动法反演的边界层高度绝对偏差较大。对后向散射廓线进行适当平滑并采用混合算法能显著提升边界层高度识别的准确度， 其中SG 25/25平滑方案结合Flamant和最大负梯度混合算法反演效果最好， 得到的边界层高度与位温廓线反演结果的相关性为0.56， 平均绝对偏差约为406 m， 与云高仪内部算法结果的相关性为0.64。混合算法可很好地识别和反映边界层高度的日变化特征， 当边界层较高时， 其反演结果波动较大， 通过时间平均能有效提升其连续性。利用本文给出的混合算法可以得到连续性及分辨率高的边界层高度信息， 可作为边界层高度等基础数据的补充方案。

来源：2025年第6期

《高原气象》期刊编辑部

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