基于激光云高儀反演全天邊界層高度的兩步曲線擬合法

作者：蔡嘉儀,苗世光,李炬,潘昱冰,權建農,程志剛

摘要：大氣邊界層高度是天氣、氣候、大氣環境研究中的一個重要參數,目前尚缺少基于激光雷達探測系統反演全天邊界層高度的有效方法。文中利用北京朝陽站、大興站的激光云高儀數據,首先評估了梯度法、標準偏差法、曲線擬合法和小波協方差法反演邊界層高度的適用性和局限性,發現梯度法容易受環境噪聲的影響,曲線擬合法穩定性較好,但在夜間弱湍流條件下會將殘留層高度誤判為夜間邊界層高度。提出兩步曲線擬合法,將一天中邊界層結構劃分為白天的對流邊界層、夜間的殘留層和穩定邊界層,通過用不同的理想曲線對其進行兩步擬合,獲取全天邊界層高度的變化。將兩步曲線擬合法的反演結果與基于L波段探空雷達的位溫梯度法的探測結果進行比較發現:兩者相關系數為0.91,證明了兩步曲線擬合法的可行性以及激光云高儀探測邊界層高度的應用潛力。采用該方法反演2017年5—6月朝陽站與大興站邊界層高度,對比發現:城區特殊的下墊面性質使朝陽站日間對流邊界層發展更早,邊界層高度更高,全天朝陽站邊界層高度的變化在308—1391 m,大興站在197—1302 m。

發文機構：中國氣象科學研究院 北京城市氣象研究院

關鍵詞：激光云高儀兩步曲線擬合法大氣邊界層高度對流邊界層高度穩定邊界層高度殘留層高度CeilometerTwo-step ideal curve fitting methodPlanetary boundary layer heightConvective boundary layer heightStable boundary layer heightResidual layer height

分類號： TN9[電子電信—信息與通信工程]