单波长测云仪剖面混合层高度估算评估

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。