利用COSMIC数据探测中国中西部大气边界层高度变化特征

易成

(合肥市测绘设计研究院，安徽 合肥 230001)

1 引 言

大气边界层(Atmospheric Boundary Layer，ABL)又称为行星边界层(Planetary Boundary Layer，PBL)。大气边界层是物质交换、能量传输、动量变换的过渡层，由于受地面的辐射热、太阳的辐射热、大气环流、季风气候的影响，大气气象参数在低对流层中某一位置变化较为剧烈，从而形成大气边界层[1，2]。在雾霾天气下细颗粒物直径为2.5cm(fine particulate matter，PM2.5)的含量与大气边界层的高度呈负相关，随着大气边界层高度逐渐降低使得低对流层中的PM2.5、SO2等污染因子无法扩散，从而导致PM2.5等浓度的升高[3，4]。探测大气边界层高度的数据主要有：卫星遥感数据、雷达探空数据、以及再分析资料数据等。其中卫星遥感数据和雷达数据空间分辨率低、探测手段昂贵，探空站数据时空分辨率低，不宜于获取大面积的大气边界层高度。其次再分析资料的数据精度较低，在探测ABLT高度时会出现较大的偏差。随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)掩星数据快速的发展，全天候作业的地球物理研究与应用的挑战小型卫星有效载荷(Challenging Mini-Satellite Payload for Geophysical Research and Application，CHAMP)和COSMIC计划提供全球覆盖、高时空分辨率、高精度的气象参数。因此利用GNSS掩星提供的二次产品能够进行有效的大气边界层高度的探测[5～7]。

大气边界层高度的获取方法中主要有：最小梯度法、断点法、小波协方差变换[8，9]等。AO等人率先提出在寒冷的南北极地区，利用虚位温和位温的方式探测ABLT的高度，由于水汽含量较少，温度成为大气边界层高度结构变化的主要成分，而在中纬度地区和沿海地区，水汽成为主要的成分。……