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单波长测云仪剖面混合层高度估算评估

DOI：10.5194/amt-10-3963-2017 期刊：Atmospheric Measurement Techniques 出版年份：2017 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 我们评估了在中度污染和清洁环境下不同的边界层/混合层高度测量方法，重点研究了维萨拉CL51测云仪。该对比实验作为弗吉尼亚州汉普顿市"大气边界层化学与物理实验（CAPABLE）"持续观测项目的一部分开展，并在2014年科罗拉多州丹佛市及周边地区进行的"基于柱状与垂直解析观测获取地表条件信息（DISCOVER-AQ）"实地观测活动中实施。我们分析了通过两种不同方法（应用校正因子的BLView软件和简易终端仿真记录）采集的CL51数据，以确定数据采集方法的影响。此外，我们评估了STRucture of the ATmosphere（STRAT）算法作为BLView的开源替代方案（需说明的是，本研究仅对BLView和STRAT算法进行评估，不构成任何验证）。根据各仪器和算法的混合层高度（MLH）分布变化定义了过滤标准，并在整个分析过程中应用这些标准以消除MLH反演中的高频波动。我们主要关注当这些方法作为大型仪器网络组成部分时，不同数据采集方法和算法之间的相互比较，以及与探空仪获取的边界层高度的对比。研究发现数据采集方法的重要性不及处理算法，且多数算法差异可能源于局部气象条件和降水事件对算法造成的干扰。结果表明：对于基于激光雷达（lidar）的MLH对比研究和测云仪网络运行，需要统一的处理算法；探空仪获取的边界层高度比激光雷达获取的混合层高度高10-15%（正午时段）；将反演的MLH平均至1小时分辨率（适用于先验数据模型初始化的合理时间尺度）能显著提升不同仪器和算法间的相关性。
作者： Travis N. Knepp，James J. Szykman，Russell Long，Rachelle M. Duvall，Jonathan Krug，Melinda Beaver，Kevin Cavender，Keith Kronmiller，Michael Wheeler，Ruben Delgado，Raymond Hoff，Timothy Berkoff，Erik Olson，Richard Clark，Daniel Wolfe，David Van Gilst，Doreen Neil
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了评估在中度污染和清洁环境中不同的边界层/混合层高度测量方法（重点关注维萨拉CL51云高仪），并确定不同数据采集方法和算法之间以及与无线电探空仪测得的边界层高度的对比情况。

研究成果

研究得出结论：对于混合层高度（MLH）估算而言，数据采集方法的重要性不及处理算法?；诩す饫状锏腗LH对比评估及测云仪网络运行需要统一的处理算法。探空仪获取的边界层高度被发现高于激光雷达测得的混合层高度。将MLH反演结果平均至1小时分辨率能提升不同仪器与算法间的相关性。

研究不足

该研究的局限性在于当地气象条件和降水事件对算法性能的影响。STRAT算法在厚云覆盖、降水事件及异常洁净的大气环境中表现欠佳。CL51与MPL激光雷达的对比显示相关性较低，这可能是由于两者对颗粒物尺寸和几何形态的敏感度差异所致。

SCI高频之选
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