中国区域性大气加权平均温度线性模型精度评估

王明华 曹云昌 梁宏 涂满红 刘志刚

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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号在穿越对流层时,会产生一定的延迟,利用该延迟量可以反演大气的重要参数——大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)[1-2]．由于具有成本低、时空分辨率高、无需校准和可全天候工作等优点,GNSS已逐渐成为水汽探测的一种重要手段,在科学研究和气象业务中得到广泛应用[3-8]．

在将GNSS信号对流层湿延迟转换成PW时,需要已知大气加权平均温度(Tm)数值．Tm是水汽转换过程中的一个关键参数,其精度决定着转换系数的精度[9]．根据定义式计算Tm,需要获取各气压层(或高度层)的水汽分压和大气温度,并在高度上进行积分[10],应用上较为不便．实际中,常根据地表气温Ts与Tm线性关系来计算Tm．Bevis等[11]采用北美地区13个探空站2年的数据(8 718条廓线数据)拟合出一个线性模型Tm=0.72Ts+70.2,模型的拟合精度为4.74 K,该模型曾被作为标准模型,在全球多个地区使用．然而,文献[12-13]的研究表明,不同地区的Tm-Ts线性关系存在明显的差异性,以单一的Bevis模型代表全球区域势必引起一定的计算误差．文献[14]表明,在欧洲区域Bevis模型精度低于其他本地建立的模型．文献[15]检验Beivs模型在全球范围的精度,结果显示,Bevis模型计算的Tm值偏差在局部区域可达到10 K．由于Bevis模型在各地区精度的不均匀性,各国家和地区分别建立适合本地的模型,如荷兰区域模型[16]、加拿大和阿拉斯加区域模型[17]、巴西区域模型[18]、印度温带区域模型[19]、中国台湾区域模型[20]和中国香港区域模型[21-22]等．在中国大陆区域,学者们……