文摘

21例边界层结构由三个位置检索远程传感器,一个激光雷达和两个测云仪沿海站点的权杖的头,爱尔兰。数据收集这个理事会场竞选期间GAW大气站举行的权杖的头,爱尔兰,从8日到6月28日,2009年。提单结构的研究是一个两步调查基于(i)相互比较后向散射配置文件的三个激光传感器,即Leosphere ALS300激光雷达,在Vaisala CL31测云仪和德国耶拿CHM15K测云仪;(2)和后向散射的比较概要文件23无线电探测期间执行从8号到6月15日,2009年。颞sensor-independent Height-Tracking算法应用于后向散射配置文件检索每个仪器确定解耦结构的提单在梅斯的头上。激光雷达和ceilometers-retrieved提单山庄相比无线电探测温度资料。远程和现场数据的比较证明了存在温度之间的内在联系和气溶胶后向散射配置文件和打开未来的研究重点的进一步评估LIDAR-ceilometer比较。

1。介绍

行星边界层(PBL)是大气气溶胶的浓度最高的区域和地面之间的自由对流层。白等。1]提供了一个aerosol-based定义PBL高度的大气区域的顶部摩擦和表面的对流产生直接影响的湍流混合决定了气溶胶的均匀分布

PBL是主题的研究模型和实验使用不同的方法和定义来描述边界层的结构。共享视图在科学界是确定PBL的地区动荡的混合气体和气溶胶发生(1- - - - - -4]。高浓度(高于PBL)气溶胶中也可找到对应的火山或沙尘气溶胶层升高起源在自由对流层和低平流层(5- - - - - -10]。大气气溶胶影响空气质量和气候:在空气质量方面,气溶胶的影响人类健康,导致死亡率增加,呼吸系统疾病(11]。众所周知,尽管没有量化,直接影响气溶胶对气候负责变更的辐射强迫在过去的100年。几乎所有人为创建和生物粒子在PBL在那里他们可以保持好几天。气溶胶可以分散的PBL在强烈的对流或临时休息的限制温度反演[12,13]。气溶胶可以运到地面降水或干重力沉降。第一个过程发生在几分钟到几小时的时间尺度,第二通常发生在每天的时间尺度,增加与PBL高度。一生中的污染物PBL取决于本地和本地天气气象条件和流水的空气质量。然后有两种方法可以生成气溶胶在一个站点,在本地或流水的气团,取决于它的起源,特征气溶胶负载(14]。权杖的GAW大气研究站头,爱尔兰,位于东北大西洋和欧洲之间的接口,从而使抽样的进入欧洲和一些空气最干净的空气污染最严重的出口从欧洲到北大西洋(14- - - - - -17]。提出研究旨在提供定量的信息对当地边界层(提单)高度和结构由一个激光雷达和两个检索云高计安装在梅斯的头站在这个理事会科学领域活动(2009年6月8-28)和作出贡献的评估测云仪表演相比,激光雷达。的不确定性和局限性这和其他最近的研究发现极大地协助协同作用的整个欧洲使用现有的测云仪/激光雷达网络。以前的相互比较研究报道测云仪提高效率的提单对激光雷达的探测技术(18- - - - - -21]。radiosounding-retrieved潜在的方法基于局部极大值温度垂直梯度是一种方便和广泛使用的技术对日间和夜间提单结构的测定(22- - - - - -25]。

目前有两个主要的欧洲项目,也就是说,EG-CLIMET ACTRIS,测云仪网络建立由国家气象局(DWD)在德国和一个建立测云仪网络概述和EG-CLIMET成本定义的行动科学技术发展和评估投资的欧洲网络测云仪使用公认的提单检索技术。

2。数据集选择在这个理事会的活动

数据选择期间从8日到2009年6月28日,在这个理事会的框架(集成碳观测系统)领域活动在梅斯的头。国际安全和发展理事会系统量化和理解的新欧洲研究基础设施的温室平衡欧洲大陆和邻近地区(http://www.icos-infrastructure.eu/)。在预备阶段从2008年到2011年,中央设施启动,建设和项目技术开发水平的示范全面运作,但减少了观测站点的数量。作为现场活动的一部分,从一个激光雷达数据和提单有两种测云仪监测和分析:该Leosphere ALS300,德国耶拿CHM15K,和Vaisala CL31,分别。每个仪器的操作垂直范围内,激光雷达和测云仪提单后向散射配置文件用于检索提供结构。颞Height-Tracking(阻)算法(4,26,27)被应用到三个传感器的输出数据检索当地提单,两层的两层结构被定义为一个低,混合表层下面一个分离层占领该地区自由对流层,也就是说,解耦残留(夜间)或对流(周日)层。除了这里列出的仪器,一个实验性的德国耶拿CHM 15 kx仪器也参加了活动。然而,由于运输问题这个乐器迟到的运动。欢笑期内的大多数测量是下半年的活动,不能随时分析算法。CHM 15 kx的分析数据,它的性能对CHM 15 k模型将在一个单独的讨论研究。

25气象探空仪(Vaisala RS92-SGPD)可让这个理事会竞选提供对流层原位分析梅斯头顶。每日时间表计算四个05:15上浮,11:15,17:15,二三15 UTC。共有23个无线电探测已经发起了第一周的活动,即6月8 - 15日。开发一个独立的算法检索反演无线电探测温度资料和比较他们的激光雷达,ceilometers-retrieved提单结构提供自主提单的两层结构的比较。

3所示。网站和仪表

3.1。这个网站

位于西海岸的爱尔兰(53.20°N, 9.54°W),梅斯的大气研究站头,Carna,县戈尔韦在欧洲是独一无二的:它的位置提供了西风北大西洋通过清洁行业(190°-300°N)和机会在北半球背景条件下研究大气成分以及欧洲大陆排放当从该地区风有利于运输。站点位于中间纬度气旋的路径经常穿越北大西洋。车站设备位于海岸线300米小坡度山上(4度倾斜)。

3.2。Leosphere ALS300

ALS300使用脉冲激光源三倍Nd: YAG在355纳米波长的能量16 mJ /在20赫兹脉冲重复率。模拟和光子计数检测。激光雷达系统提供了一种实时测量、反向散射消光系数、气溶胶光学深度,自动检测的行星边界层高度和云基础和前从75(200完全重叠,图1(一)20公里),一起扫描功能和极化通道原始分辨率为1.5 m。ALS300检索气溶胶消光概要文件使用·凯尔特逆向反演算法(28];backscattering-to-extinction比率假定在反演过程。

3.3。德国耶拿CHM15K

CHM15K测云仪[26,29日,30.)用激光源是一个二极管抽运Nd-YAG激光器(1064海里)的收益率约8μJ /在5 - 7赫兹脉冲重复率。测量大气后向散射目标概要文件在标称范围0.03 -15公里与第一重叠点30米和1500完全重叠(图1 (b))。在15公里的操作范围,它可以可靠地检测低云层以及卷云虽然后者可以隐藏在嘈杂的组件这些高信号的范围。最高的垂直分辨率的仪器可以工作15 m完全垂直的气溶胶后向散射测量和检测到云的高度,边界层高度,和能见度的值。光子计数检测系统的测量原理是基于激光雷达。

3.4。Vaisala CL31

CL31使用InGasAs二极管发射在910 nm产生约1.2μJ / 8.192 KHz的脉冲重复率。增强的单镜头技术应用于CL31确保真实数据记录在标称范围0 - 7.5公里的第一点重叠在0米(在第一个门,几乎完全重叠(31日])。底部面板图1显示了第一堆注明CL31完全重叠。虽然单镜头在降水技术是为了提供可靠性,接收系统成为饱和很快在降水事件发生与其他传感器。

4所示。提单动力学

这个地区的特点和相关的温暖水域,海洋边界层一般是两层表面混合层(SML)和一个分离的残留或对流层(DRCL)上面是自由对流层(2,32]。网站暴露在大陆和海洋气团,与空气气溶胶负载改变相应的签名。空气质量的变化(温度和气溶胶负载和类型)直接影响提单的深度和气溶胶的浓度;提单通常是更深层次的在南部,湿润期和浅当北极海洋气团携带清洁的空气14]。先前的研究,CHM15K测云仪RPG-HATPRO多通道微波分析器,MIRA36 35云GHz k波段多普勒雷达同时显示,长时间的使用提单监测在不同的气团之间的距离SML和DRCL[保持相对稳定的条件下14,33]。结果表明,提单脱钩锏头上是独立于空气质量特征。下一个部分将温度之间的关系和后向散射配置文件检索提单解耦结构;那么重要的是要了解温度和低对流层气溶胶影响彼此。所述Haeffelin及其同事的研究(4),在对流混合气溶胶在日出后上升时,他们作为有效的示踪剂的大气混合发生的部分。白天,浮力的水平空气包裹成为对应于一个主要的逆温层。它经常发生对流侵蚀逆温层允许空运的上涨将进一步升高。下午当湍流减弱,由于显热通量下降,温度反演建立起来以后,混合发生的深度变浅,但气溶胶可以保持在空中,没有明显的沉降。这些在下午和日落后的条件下,最强的气溶胶梯度对应一个实际剩余气溶胶层高空SML。残留层高度对应然后到更高(海拔)逆温层。离开这些动力学可以发现当残余层不完全消失在日间和提单结构仍然还在中央时间分离出来。没有匹配的气溶胶和温度梯度之间的另一个例子可能发生当一个逆温层形成潜在的辐射冷却层已经开发出提单;气溶胶上方和下方将均匀分布反演和梯度将激光雷达数据中找到。

5。理论的方法

激光雷达信号的力量,,背散射的大气层厚度(范围门)在高度集中可以表示形式(34] 发射光功率,是整个光学仪器的效率,是重叠函数,是接收区域,是往返传播的因素。变量和分别是灭绝([m⁻¹])和反向散射量(在[sr⁻¹米⁻¹])系数。最后一学期是电子和光学的和背景噪音。系数和可以写成气溶胶和分子组件的组合,也就是说,和。利用波长(355 nm、910 nm和1064 nm)的关系可以应用(21]。这个假设也适用于接收功率的梯度由于气溶胶的垂直变化/水汽凝结体浓度控制接收信号在长(μm)和短波长(μ米)。消光和后向散射系数可以写成和,分别。

减毒体积大气后向散射系数()计算 垂直梯度适用于的自然对数。的时间序列配置文件的th梯度剖面的表达式 该指数从1月底的数据集取决于数据集的持续时间和采样率在这项研究中(5分钟)。

后向散射和梯度资料三个传感器作为输入数据的阻氢算法(26,27时间和垂直分辨率)运行5分钟和30米,分别。这算法是传感器独立和基于信息的相互位置的局部最小值和垂直的概要文件。该算法计算平均和的概要文件和配置文件(即超过10分钟。/ 2配置文件)。高度的两个最小值之间的平均值是参考高度,,用于“跟踪”决定在每个连续的提单高度一步一步(新高度计算连续每10分钟,用于确定提单山庄)。不同气象条件下该算法健壮:使用作为跟踪工具也允许包括短时间的沉淀和过滤不切实际的峰值距前面太遥远的检索。算法的参数调整与可能性在个案基础上,调整检索方案结构更复杂的提单,如浅SML和DRCL或重大的变化在短时间时间内(高频SML / DRCL时间变化)。调整的可能性中心垂直窗口允许算法最小化误差高频场景。10分钟平均参考后向散射配置文件数量减少的虚假的峰值和高信噪比(信噪比)。基于梯度的其他研究显示技术在激光雷达/测云仪后向散射概要文件和能够提供混合高度。后向散射的导数配置文件是一个行之有效的方法来确定混合层高度(21,25,35,36]。相对和绝对的可变性(方差)固定后向散射轮廓的高度可以用作代理检测两个气溶胶层之间的接口;方差技术的例子可以发现在Hennemuth和拉默特,200637];Hooper和Eloranta, 198638];Menut et al ., 199936];Martucci et al ., 200725]。气象条件导致低信噪比(例如,云、雾和降水)可以证明挑战当试图分配一个梯度混合高度。出于这个原因,其他的研究集中在理想的后向散射配置文件(39,40)作为基准来检测大梯度对应气溶胶层即使在低信噪比条件下。

Radiosounding-retrieved温度资料及其梯度处理为了返回两个倒置代表SML和DRCL的顶部。为了比较和后向散射THT-retrieved radiosounding-retrieved深处SML和DRCL我们使用无线电探测作为一个独立的参考来源高度解耦结构的提单,没有先验假设的正确性在激光雷达的测云仪的年中检索时相比,无线电探测。这的确被认为是中立的方法来检索的解耦结构上面的提单权杖的头。

6。结果

6.1。Lidar-Ceilometers相互比较

垂直从云高计和激光雷达后向散射配置文件处理检索提单的两层结构,数字2和3展示的示例time-height检索的atmospheric-attenuated后向散射的截面ALS300(上),CHM15K(中间)和CL31之间的时间间隔(底部)00:00至放送UTC时间2009年6月15日和20,分别。白色的圆圈和三角形代表SML和DRCL高度,分别。两种情况的数据显示无云,多云提单日常开发15日和2009年6月20日,分别。SML和DRCL显示6月15日的适度变化特别是在第二部分,从11点到20:00 UTC。15日SML变异性是高于20主要是因为提高了对流的晴空条件下较低的层。同样,DRCL 15日有更大的高度波动(顶部和中部面板)可能由于上升暖气流的形成和破裂,运输气溶胶在上升气流和下降气流顶部的提单。

6月20日,降水发生在两个短的事件在一天开始和结束的时候;浇头SML形成的薄甲板层云自凌晨(~ 02:30 UTC)剩下的1000米和500米之间,直到下午16:00 (UTC)只有一个短暂的休息在中午之前云层。提供的提单发现stratiform-driven结构慢慢改变SML高度和几乎没有可检测DRCL。DRCL没有检测到CL31(下半部分)由于几乎完全通过云层信号衰减。与此相反,ALS300可以穿透云层使用较大的功率脉冲和检测上述DRCL。中间面板,CHM15K-retrieved DRCL密切匹配ALS300检测。

除了两例图所示2和3其他病例选择相互比较ALS300, CHM15K -, CL31-retrieved提单结构概要文件的概要文件。这样选择是基于以下标准:没有或微不足道的降水发生在测量;没有或微不足道的雾导致激光完全减之前实际的提单高度;传感器与没有技术上的困难;时间同步测量的传感器。表1总结了统计特性的相互比较从2009年6月8日到2009年6月28日SML和DRCL。为每一个与比较(和参考每个不同的传感器)的平均统计变量相关系数,;的偏见,即均值之间的差异的绝对值和检测;σ,的标准差差异;的一致性,的百分比和Y检测小于200米,absm。

数据4和5显示的线性相关性three-instrument相互比对SML和DRCL检测6月15和20。数据的误差4和5是标准偏差表示连续的提单高度的可变性检索在固定间隔时间(见[27),完整描述的错误计算)。DRCL检测显示仅为6月15日由于数量不足CL31 DRCL检测的6月20日。不同气象条件在15日和20日与激光雷达的不同表现和两个测云仪:失踪的DRCL检索20是由云甲板的存在和较低的脉冲功率CL31相比其他两个设备。SML,获得了更高的相关性的情况SML匹配云甲板。强回声从云端检测明确三个传感器和DRCL SML之间的过渡是定义良好的。强梯度的存在极大地降低了年中分配SML高度的不确定性。DRCL最好的比赛在6月15日ALS300和CHM15K;这是更一般的确认表的统计报告1:ALS300-CHM15K比较相关系数SML和DRCL水平0.88和0.83,分别与最稳定的检索在三个相互比对(86.5%和77.2% SML和DRCL职责)。

6.2。原位和遥感测量

THT-processed后向散射配置文件已经相比无线电探测温度数据;表2细节数据集用于比较。每日时间表计算四个05:15上浮,11:15,17:15,二三15 UTC。Maxima无线电探测温度垂直梯度的概要文件被用来确定SML和DRCL层。然后temperature-retrieved SML和DRCL相比不同的传感器的检索(25,41]。每个无线电探测(RS)基准数据6- - - - - -8对应于平均上升时间10分钟达到2000米的高度。提升的持续时间决定的时间平均后向散射的概要文件被拿来与RS温度垂直剖面。对所有收集到的情况下,平均计算无线电探测发射站点的地理位置之间的距离与无线电探空仪在2000米的高度是4350米,2760米的标准差。平均位移的方向从西向东,向内陆。由于均匀表面条件(平地,没有植被,不变的反照率)10000米海岸线的内陆,原位提单山庄之间的不匹配和遥感测量是极小的,然后不会考虑这种分析。

激光测云仪数据没有被用于3例由于降雨发生在无线电探测上浮。9日CHM15K数据不可用;数据从CL31 ALS300记录在9日没有然后用于检索的相关性(数据从9日CL31和ALS300将节分别讨论6.3)。由于数量有限的可用数据点比较,获得的相关系数对单一基准高度敏感;自比较取决于许多变量包括气象条件(云量、雾和降水)和气溶胶的负载(光学厚度),所有病例的准确分析是为了解释正确获得执行的相互关系。

表3总结了统计特性的比较从2009年6月9日到2009年6月15日在SML和DRCL水平。至于表1描述的统计偏见,σ,一致性每个instrument-RS SML和DRCL水平比较。正如所料,大梯度(反演)后向散射(温度)概要文件定义良好的SML和DRCL和更高的领导值。相反,与多个梯度条件(反演)和fast-fluctuating SML和DRCL确定低值。

6.2.1。ALS300与RS

图6显示之间的线性相关性ALS300 SML的RS检索和DRCL检测。ALS300-retrieved SML值分配紧密围绕1:1线。CHM15K数据略大导致传播和0.811 SML和DRCL分别;CL31已经分别和0.605 SML和DRCL。提单内的比1大信噪比允许使用ALS300气溶胶后向散射配置文件来检测细层内提单允许明确分离梯度沿反向散射配置文件。虽然,高分辨率和信噪比会适得其反基于当使用梯度算法如阻:大量的气溶胶层(然后梯度)在SML或DRCL时可以导致不确定性比较SML或DRCL单一遥感反演。的事实DRCL检索相当或略高的相关系数(0.922)对SML的支持的假设,同时自由对流层的接口是明确地发现,年中遭受重大的不确定性在处理多个内部层碰巧在SML级别。数据点的数量是16 DRCL SML和13;报告的统计参数表3表明ALS300检索SML和DRCL更符合75%和61.5%的检索近200 RS温度反演,分别。最一致的ALS300-RS SML检测是27.5发生在6月15日05:05 UTC;200完全重叠允许ALS300接分隔的上边界的低层逆温发展SML。RS 340第一次发现逆温层而THT-retrieved ALS300 SML高度是312.5米。不一致ALS300-RS SML检索是437.5米,发生在6月14日05:05 UTC (SML和DRCL在1090米和2378米)。大偏差发生在整个天,主要是因为标志着对流条件。DRCL比较重要的13个样本,最稳定的ALS300-RS DRCL检测低至6.5发生在6月13日在06:05 UTC (SML和DRCL在936米和2420米)。最大的离开现场至ALS300检索发生在6月11日在UTC十一点十五分一个值为421.5 m (SML和DRCL在1585米和1660米)。在那一天,DRLC深度仅为75米,也就是说,只有5%的深度6月13日在06:05 UTC。这支持观察浅DRCL引起更多的不确定提单的检索。

6.2.2。CHM15K与RS

图7显示了CHM15K-RS SML和DRCL水平线性相关。两层显示好对应RS-detected SML和DRCL支持的解耦结构温度剖面的提单。CHM15K-RS比较重要,23日,17个样品DRCL SML和15。总结在表的数据3报告的值,偏见,σ(0.88、177.2米和191.6米,职责。)和一致的检索的百分比比较,64.7%。迹象的低估SML高度提供CHM15K斜率的线性拟合(0.91)结合小拦截(42米)。最稳定的CHM15K-RS SML的检索是13米,发生在6月12日17:15 UTC (SML和DRCL在954米和2260米)。虽然相当复杂气象条件发生的一天,6月12日SML检索显示小CHM15K-RS差异。分析托管的云雷达的反射率资料似乎很明显,两层云系统形成了梅斯头顶在UTC 06:00时一直持续到一天结束的时候对应的两个主要温度反演RS概要文件。然后,很大的回声从上下云基地激光雷达和测云仪配置文件匹配一致RS-detected SML和DRCL(也见图10和11)。另一方面,越一致CHM15K-RS SML的检索是270,发生在6月13日17:35 UTC (SML和DRCL在1445米和2560米)。CHM15K检索整个天很大程度上不同于RS检索。这是由于通过日常持续对流条件,导致高频SML的波动。它关系到上层,平均RS-detected DRCL深度在所有情况下都是800米,最一致的CHM15K-RS检索40.5米,和发生在6月14日11:00 UTC (SML和DRCL在953米和2224米)。远程和现场测量14日返回一致的其他三个DRCL值上升。的11点UTC提升RS-detected DRCL深度是1271米,一个相当大的对流层对应于定义良好的温度反演。

不一致的CHM15K-RS检索DRCL 279.5米,发生在6月10日在二三15 UTC (SML和DRCL在1641米和1720米)。比较在整个天显示比其他情况下更大的差异。6月10日和11日一般浅DRCL,例如,只有79在10日二三15 UTC。非常薄DRCL CHM15K概要文件(只有4分)与少定义分离的温度曲线,证实CHM15K之间的比较和RS提高温度反演强壮且两层提单结构解耦。

6.2.3。CL31与RS

图8显示了CL31-RS SML和DRCL水平线性相关性。相关系数SML和DRCL是0.744和0.605,分别。如预期,由于速降的信噪比公里尤其是在白天,比较高SML。CL31-RS比较重要的11个样本SML和DRCL只有8。数量有限的DRCL样品的确是更糟糕的是白天相比,信噪比相关CHM15K ALS300。三天(12数据点)没有可用的比较:在10日和11日数据没有可用的技术原因,6月14日CL31没有检测到DRCL时4 RS上浮。然而,数据表3强调比SML DRCL检索与RS一致。尽管较低的信噪比,偏见SML 218.2米和143.4米DRCL导致吗一致性36.4%的SML和DRCL水平高达62.5%(这个结果中提供了部分的解释7)。

最稳定的CL31-RS SML的检索是50米,发生在6月12日17:15 UTC (SML和DRCL在954米和2253米)。越一致CL31-RS SML的检索是338.5米,发生,至于CHM15K, 6月13日在06:05 UTC (SML和DRCL在936米和2420米)。在整个天,CL31-RS比较显示重要的离职。至于前比较,差异大的远程和现场检测可能依赖于持续对流条件发生在中央时间的一天。

它关系到上层,最一致的CL31-RS检索DRCL 21米,发生在6月13日在与所有DRCL 06:05 UTC。SML相反,所有CL31检索的DRCL在6月13日碰巧非常符合RS温度反演。不一致的CL31-RS检索DRCL 350,发生在6月12日在二三15 UTC (SML和DRCL在1250米和2600米)。

6.3。Remote-to-In原地比较2009年6月9日和12日

6月9日的情况分析,如图9概述ALS300和RS CL31比较。固体和冲水平线在底部面板图9显示两个RS-detected温度反演的高度。6月9日在05:15 UTC(日出04:12 UTC) CL31和ALS300显然发现了当地DRCL对应的覆盖层云在1670米和1500米,分别。没有观察到时间解耦结构的观察表明,气溶胶可能仍然被均匀分布在提单尽管已经形成逆温层。事实上,RS表现出明显的低层逆温每秒315对应SML和反演进一步在1720匹配ALS300和CL31-retrieved DRCL。就像前面提到的1,边界层的定义是大气顶部的区域摩擦和对流在表面生成的影响直接决定了均匀分布的湍流混合气溶胶。基于这个定义和假设对流和湍流混合确定第一逆温层的高度,气溶胶浓度突然降低的水平应与第一逆温层的水平。这不会发生在6月9日上午可以解释为当时的气象条件和提单动力学。然而日出发生前一个小时RS上升,预防太阳开始,天空依然阴沉沉的气溶胶的对流混合。之间的延迟温度反演的兴起和SML的形成就可能发生。

相反,如图10是一个很好的匹配的例子发现提单结构通过远程和现场测量。2009年6月12日的一个两层的层状云的权杖头顶上方提单在UTC,十一点十五分下面的大气区域云底高似乎是混合,因为它展示了近绝热温度资料面板左下角的数字10。从RS检索我们可以看到一个大反转,海拔1210米,另一个反演在510 m:面板的右下方显示梯度的峰,海拔510米远明显低于上倒置,海拔1210米,表明尽管云的存在~ 500 m,这并不影响显著的温度混合提单。不同于前面的情况下,激光雷达和两个测云仪数据都可以在12日。图11显示了高度范围400米到600米的三个传感器表现出后向散射配置文件在UTC十一点十五分。下面三个传感器显示均匀,混合层上云基础很弱脱钩高度530米,510米和560米,ALS300 CHM15K和CL31分别。

7所示。结论

这项研究是一个两步的调查提单结构在梅斯的头上,爱尔兰,这个理事会的框架领域的活动从8日到2009年6月28日。这两个步骤是(我)的相互比对三个lidar-based传感器和(2)的比较radiosounding-retrieved温度的后向散射配置文件配置文件。在第一部分的研究中,三个激光传感器通量值,一个弹性后向散射激光雷达(Leosphere ALS300)和两个测云仪(德国耶拿CHM15K和Vaisala CL31)。颞Height-Tracking算法(4,26,27)被应用到三个传感器的后向散射配置文件检索的结构提单,提单的描述这是基于一个两层的提单表面混合层和分离的残留(夜间)或对流(周日)层检索。21 timeseries(日常比较从8号到6月28日,2009)SML和DRCL高度从三个传感器获得的后向散射档案已经通量值和总结在表1。的相互比对显示更加一致的检索ALS300-CHM15K比较SML和DRCL,分别为86.5%和77.2%的一致性。一般的一致性在三个传感器在SML高于DRCL。这一结果可以被考虑的不同信噪比三个传感器:在信噪比SML和DRCL水平测云仪取决于很多的因素,包括气溶胶负载,提单高度,气象条件,每天的时间。同样,激光雷达依靠同样的因素,但因为他们可以依靠更大的激光功率,一般来说,效率更好的接收机的信噪比,在更高的范围(DRCL)变大对测云仪[30.]。三个传感器的不同剖面的信噪比确定低DRCL。此外,ALS300的更大的权力和CHM15K决定技能更好地渗透光学薄云层和检索气溶胶层上面。另一方面,当多个气溶胶层内存在SML和DRCL ALS300-RS比较可能很复杂,因为大敏感性好气溶胶层(大梯度)ALS300后向散射概要文件。一般的结果相互比较平均相关系数对所有收集到的病例ALS300与CHM15K、0.82和0.76,CHM15K与CL31,分别和ALS300与CL31。

第二部分研究还强调了动力学导致低的值:(1)增强对流导致的高频变化SML和DRCL高度,浅DRCL(2),(3)弱的温度反演。时间和垂直分辨率的激光雷达和测云仪随着信噪比的关键参数,确定检索的准确性。RS和激光传感器的观测表明,SML和DRCL描述上述提单的解耦结构权杖的头。Remote-to-in原地相关性的情况下,温度反演是定义良好的一般高。的值remote-to-in原地比较SML分别为0.91,0.74和0.88,ALS300 CL31 CHM15K,分别。同样,的价值DRCL比较是0.92,0.61,和0.81 ALS300, CL31和CHM15K分别。表3显示最一致的SML级别的检索从ALS300 75%的检测比200 RS的逆温层。尽管低信噪比和R值相比ASL300 CHM15K, CL31检索DRCL更加一致的RS 62.5%的检测比200米第二逆温层。然而,CL31-RS比较样本的数量只有~ 60%的CHM15K-RS ALS300-RS。这意味着只有在5例23 CL31越来越DRCL检测小于200 RS的。最后,报告的结果表3表明大多数的遥感检索是一致的(200)无线电探测温度梯度,确认其他近期研究的结果(4,25,41]。

最后,这项研究表明,气象条件显著影响比较的结果;晴空条件下减少信号的衰减从而提高仪器的比较。强烈衰减信号由于降水,云,雾必须丢弃的不可靠。稳定(如夜间)条件导致气溶胶分层沿列确定更多的气溶胶层增加了不确定性在定位SML和DRCL使用不同的工具。结果改进的通过增加时间平均后向散射配置文件;5 - 10分钟的间隔降低了不同仪器之间的散度的检测。

首字母缩略词

出版广播公司:	行星边界层
提单:	边界层
SML:	表面混合层
DRCL:	解耦残留或对流层
视场:	的视野
g:	梯度信号
RCS:	Range-corrected信号
信噪比:	信噪比
UTC:	协调世界时。

确认

作者承认这个理事会准备阶段项目资助无线电探测。他们感谢珍妮Hanafin Cyrille Vuillemin, Benoit Wastine, Guillaime Gorju开展无线电探测的重要贡献和帮助建立最优工具部署在现场活动。