水成物对GNOS掩星弯曲角同化的影响评估

袁炳， 希爽,2， 廖蜜,2， 马刚,2*， 张鹏,2

1 国家卫星气象中心， 北京 100081 2 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室， 北京 100081

0 引言

全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)掩星探测是20世纪80年代后期开始兴起的探测地球大气的新方法.通过测量穿过地球大气层时，由于地球大气层的温度、湿度和压力所引起的GPS信号延迟(由减速和弯曲引起)，来获得地球大气的温度、湿度和压力信息.从全球分析来看，掩星资料的反演精度与常规探空数据相当，甚至可作为探空数据的替代产品(Reigber et al.，2003).掩星资料可有效应用于气候分析(罗佳等，2018)，甚至能有效应用于高层云参数的反演(严卫等，2012)，而其更为广泛的应用则是为数值天气预报同化系统提供新型的大量观测数据.

早期掩星资料的同化通常采用Abel变换将弯曲角转换为射线切点上的折射率，观测算子在模式空间把变量内插至切点位置，给出在模式空间上切点处的折射率.研究表明，折射率资料同化对于重构水汽垂直廓线、改进温度场十分有效(Zou et al.，1995；Kuo et al.，1998；王鑫等，2005)，但也带来一定反演误差(宫晓艳等，2007).一般掩星连线与大气层的切线长度大于300 km，由于局地球面假设，Abel变换在对流层低层会导致系统性负偏差(Kursinski et al.，1997；Kursinski et al.，2000；Sokolovskiy，2003),此时在Abel变换中需利用沿切线方向的大气密度进行订正，但这仍不能补偿切线方向大气变量非均一性带来的正演误差.射线追踪非局地观测算子进一步改进了弯曲角资料同化效果(Zou et al.，1999，2002).利用GPS L1和L2双频信号组合进行电离层订正后的弯曲角是GPS掩星观……