近日，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究團(tuán)隊(duì)基于在青藏高原建立的首個(gè)地基微波輻射計(jì)觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，提出了一種利用地面微波輻射計(jì)估算青藏高原云液態(tài)水含量的新方法，顯著減少了高原云液態(tài)水含量估算的誤差，為高山區(qū)域的云液態(tài)水含量估算提供了重要參考。
云對(duì)地氣系統(tǒng)的輻射收支及水循環(huán)影響顯著，是大氣模型中最不確定的因素之一。青藏高原作為亞洲水塔，對(duì)云液態(tài)水含量較準(zhǔn)確的原位測(cè)量幾乎沒(méi)有，使得科學(xué)家對(duì)其上云液態(tài)水含量分布認(rèn)識(shí)不清。因此，為了衡量數(shù)值模式中描述青藏高原云-輻射-降水特征的準(zhǔn)確性，需要開(kāi)發(fā)觀測(cè)高原云水含量的觀測(cè)儀器和反演算法。云水含量的飛機(jī)觀測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，雷達(dá)觀測(cè)需要假設(shè)粒子譜分布，衛(wèi)星反演時(shí)存在較多的假設(shè)，而地基微波輻射計(jì)能夠在大部分天氣條件下提供高時(shí)間分辨率的大氣觀測(cè)信息，其中51-52 GHz觀測(cè)亮溫對(duì)大氣液態(tài)水信息敏感，因此，研究團(tuán)隊(duì)提出了利用地基微波輻射計(jì)51-52 GHz觀測(cè)亮溫估算高原云液態(tài)水含量的新方法。
研究通過(guò)改變?cè)频篆h(huán)境相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)（CBEHC）進(jìn)而調(diào)整云液態(tài)水含量廓線的計(jì)算公式，直到輻射傳輸模型模擬亮溫相比于微波輻射計(jì)觀測(cè)亮溫的誤差最小，認(rèn)為此時(shí)得到的CBEHC最適合高原，所得到的云液態(tài)水含量計(jì)算公式為最優(yōu)。研究結(jié)果表明，云液態(tài)水含量反演精度高度依賴CBEHC值，而默認(rèn)的95%CBEHC值不適用于高原地區(qū)。降水情況下，使用優(yōu)化的CBEHC值較95%CBEHC值得到的模擬亮溫誤差減小了30K。在非降水條件下，使用優(yōu)化CBEHC值較默認(rèn)值的模擬亮溫誤差減小了1K。優(yōu)化后亮溫模擬誤差與探空最大相對(duì)濕度的相關(guān)性明顯減弱，云液態(tài)水含量估算的系統(tǒng)性誤差降低。研究得到的云液態(tài)水含量估算新方法與微雨雷達(dá)結(jié)果更為一致。
研究為高原云液態(tài)水含量提供了實(shí)用化反演方案，降水情況的反演潛力顯著優(yōu)于非降水情況。在非降水條件下，該方法精度易受亮溫觀測(cè)與模擬誤差影響，云液態(tài)水含量的準(zhǔn)確反演更依賴于儀器性能與輻射模型的改進(jìn)。研究成果不僅提升了青藏高原地區(qū)的云液態(tài)水反演精度，也為全球高海拔地區(qū)利用地基微波輻射計(jì)估算云液態(tài)水提供了重要參考。未來(lái)，該云液態(tài)水含量估算方法將直接應(yīng)用于高原降水模擬的改進(jìn)，為高原的水資源研究提供支撐。
相關(guān)研究成果以Application of Ground-Based Microwave Radiometer to Optimize the Estimation Method of Cloud Liquid Water on the Tibetan Plateau為題，發(fā)表在《大氣科學(xué)進(jìn)展》（Advances in Atmospheric Sciences）上。該研究使用的地基微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心，供全球?qū)W者下載使用。
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究的支持。
論文鏈接
地基微波輻射計(jì)觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)
基于地基微波輻射計(jì)估算高原云液態(tài)水含量反演的新方法
降水條件下，51-52?GHz通道亮溫模擬的平均誤差（MB）和均方根誤差（RMSE）隨CBEHC變化的特征
林芝站微雨雷達(dá)（MRR）、微波輻射計(jì)（MWR）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演、CBEHC＝95%和CBEHC優(yōu)化后的云液態(tài)水含量對(duì)比
本文鏈接：研究提出應(yīng)用地基微波輻射計(jì)估算青藏高原云液態(tài)水含量的新方法http://m.sq15.cn/show-12-1362-0.html
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