大气红外探测器（AIRS）资料在塔克拉玛干沙漠的适用性

Due to the influence of surface emissivity and topographic factors, the inversion accuracy of AIRS inversion for large temperature and humidity in the troposphere, especially in the near-land-surface layer, is not ideal. The Taklimakan Desert has great emissivity with great diurnal variation, and great topographic grad due to its high surrounding mountains, inspection of the AIRS reversed atmospheric temperature and moisture profiles’ quality is thus particularly necessary. This study thus contains four parts as follows. Firstly, analyze the temporal and spatial distribution feature of AIRS temperature and humidity profile in these area by comparison with sounding, Secondly, on the basis of the preprocess of AIRS profiles above, the channel selection and bias calibration will be further conducted. Meanwhile, the "phase averaging" instead of "jump point" will be introduced into the data sparseness. Thirdly, Analyze the daily and seasonally temporal and spatial variation features of temperature and humidity profiles in the middle and upper atmosphere over Taklimakan and its surrounding areas by utilizing the AIRS reversed profiles pass QC. Finally, assess the general effect of the AIRS products by FSO and MET.

世界第二大沙漠塔克拉玛干沙漠地处天山以南、青藏高原以北的塔里木盆地，特殊的地理位置和独特的地貌特征使得其对大气水文循环和气候变化影响显著。要研究该地区的温湿度空间分布型和变化特征仅依靠仅有的7个常规探空远远不够。本项目首先尝试在分析AIRS在塔克拉玛干沙漠及周边地区偏差的日变化、季节变化及时空分布特征的基础上对其进行通道选择，以“相元平均”代替“跳点处理”进行稀疏化，用变分法进行偏差订正。其次用MET及FSO评估对AIRS同化对塔克拉玛干沙漠及周边地区的温、湿度预报的影响。最后，基于通过质量控制的AIRS资料分析研究区域上对流层温湿度分布特征，基于数值模拟结果分析对流层中低层的温湿度分布及变化的精细化特征。

世界第二大沙漠塔克拉玛干沙漠地处天山以南、青藏高原以北的塔里木盆地，特殊的地理位置和独特的地貌特征使得其对大气水文循环和气候变化影响显著。要研究该地区的温湿度空间分布型和变化特征仅依靠仅有的7个常规探空远远不够。首先，通过比较探空廓和AIRS反演温湿度廓线发现: AIRS卫星资料集里的温度资料与探空数据有很好的吻合度。温度资料在沙漠腹地尚有较小偏差，在周边绿洲地区尤其是其中高层一致性较高。AIRS反演温度在沙漠腹地的塔中站在早晨各层的偏差明显大于傍晚，其余各站早晨和傍晚反演偏差不大。AIRS卫星测得的位势高度资料几乎与探空资料的完全一致，是本对比研究中观测质量最好的要素，但AIRS探测层次能达到1hPa，探测高度优于探空。反演的湿度廓线与探空偏差较大。AIRS资料的混合比在300hPa上的高层与探空吻合，在中层偏干，低层偏湿，低层水汽探测误差可能与盆地地形和沙漠下垫面有关。早晨沙漠腹地的塔中站AIRS反演气温平均偏差在各层均比其余7个绿洲站明显偏大，在500hPa以下的低层明显偏冷，在其上明显偏暖，偏暖幅度随高度的升高而增大。早晨绿洲AIRS反演温度在所有气压层上温度偏差绝对值均在1K以内，均方根误差小于2K，傍晚偏差绝对值在3K以内，均方根误差在700hPa以下的低层较高层大，700hPa以上在3 K以内。绝对误差在早晨和傍晚均随高度的升高而减小，在100hPa以上又有逆转，这种逆转在塔中站尤为明显。另外，AIRS辐射率的偏差分析和资料同化效果评估结果表明：气预报业务系统中的适用性。结果表明:各通道模拟所选站点上空亮温最大正偏差的平均值约为3.3K，最大负偏差的绝对值约为2.6K。多个站点平均的AIRS观测辐射亮温整体略高于模拟亮温，其概率密度分布比单个站点更加接近正态分布曲线。AIRS的同化改善了RMAPS-CA对位势高度、温度、比湿等高空要素的预报效果，并未改善高空风速的预报。对各个要素，AIRS的同化改善幅度在低层较高层大。同化后，位势高度、温度、比湿和风速的预报RMSE分别小于20gpm, 2K, 8×10-4 kg/kg及5m/s。