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利用MSU/AMSU资料分析中国高空大气温度变化趋势

作　者: 廖蜜
导　师: 张鹏
学　校: 中国气象科学研究院
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 卫星资料 MSU/AMSU 探空资料高空大气温度趋势变化
分类号: P468.021
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高空大气温度变化趋势是气候研究的一个重点和难点,随着1978年TIROS-N卫星的发射,卫星对高空大气温度的探测已积累了30多年的观测资料,使长时间序列的卫星资料在气候研究上成为传统探空资料的重要补充。针对目前MSU/AMSU序列在中国高空大气温度变化趋势研究较少的现状,本文将国外科学家整合处理的三套MSU/AMSU序列数据集(UAH、RSS、STAR)以及通道组合订正平流层冷却效应的方法应用于中国区域1979-2008年对流层中层(850hPa-300hPa)和平流层低层(100hPa-50hPa)大气温度的长期变化分析,研究全球变暖背景下的中国区域高空大气的温度变化趋势,并分析比较MSU/AMSU序列间趋势的异同,探索长序列卫星资料的均一性和一致性订正方法,以及订正方法对气候分析带来的可能影响,为自主构建长序列卫星资料奠定基础,并以卫星MSU/AMSU资料为标准,评估中国无线电探空资料的长时间序列数据的均一性质量。以此研究目的分析MSU/AMSU序列后得出以下几个结论:(1)利用MSU/AMSU序列研究中国区域高空大气温度变化趋势,得出平流层低层降温,对流层中层增温的趋势变化,其中UAH、RSS和STAR序列在平流层低层的温度年变化趋势分别为-0.572℃/10a、-0.401℃/10a、-0.417℃/10a,在对流层中层分别为0.115℃/10a、0.160℃/10a、0.150℃/10a。气候分区中,中国北方地区对流层中层大气温度变化趋势大于南方,且主导了整个中国区域的趋势变化,与已有的相关研究结论相符,而平流层低层大气的温度变化趋势在空间较为均匀,受区域的影响很小。三套MSU/AMSU序列之间,RSS和STAR在年际变化和趋势值上都更为一致。(2)通过分析UAH、RSS和STAR序列趋势的差异,MSU/AMSU序列均一化过程中各种误差的不同订正方法使得UAH、RSS和STAR序列趋势不同,LECT变化和暖黑体温度变化的订正是MSU/AMSU序列均一化过程中的重点和难点。在平流层低层,MSU/AMSU序列受暖黑体温度变化订正误差的影响更大,而LECT变化的影响较小;在对流层中层大气,青藏高原地区LECT变化的影响很大,序列间的趋势差异还与NOAA16资料的选用有关。(3)结合CRTM辐射传输模式,采用Fu等发展的通道组合方法订正平流层冷却效应后,3套MSU序列的对流层温度变化趋势值有明显的增大。由于该订正方法对探空资料的精度有很高的要求,资料均一性方面的问题会影响拟合系数的准确度,但Fu订正平流层冷却效应的方法是值得借鉴的,在以后有保证均一性的探空资料出现时,可以采用此方法更好地订正MSU/AMSU对流层通道中的虚假信号。(4)通过无线电探空资料与MSU/AMSU序列趋势的比较得出,无线电探空资料在对流层中层有更强的增温速率,这可能与无线电探空资料在强辐射变化的自然事件中(如1980、1982年的火山喷发和1998年的ENSO事件)有比MSU/AMSU序列更强的增、降温幅度响应,以及2000年后中国无线电探空系统升级和辐射订正方法的变更有关;在平流层低层大气中,无线电探空资料较MSU/AMSU序列有更强烈的降温趋势,这说明陆续进行的探空系统更换在平流层的影响更大。

利用MSU/AMSU资料分析中国高空大气温度变化趋势

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