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FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00 模式温度的比较

刘红珊 徐寄遥 白伟华 何杰颖 孙龙昌 朱亚军 袁韦 高红

刘红珊, 徐寄遥, 白伟华, 何杰颖, 孙龙昌, 朱亚军, 袁韦, 高红. FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00 模式温度的比较[J]. 空间科学学报, 2024, 44(3): 474-487. doi: 10.11728/cjss2024.03.2023-0072
引用本文: 刘红珊, 徐寄遥, 白伟华, 何杰颖, 孙龙昌, 朱亚军, 袁韦, 高红. FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00 模式温度的比较[J]. 空间科学学报, 2024, 44(3): 474-487. doi: 10.11728/cjss2024.03.2023-0072
LIU Hongshan, XU Jiyao, BAI Weihua, HE Jieying, SUN Longchang, ZHU Yajun, YUAN Wei, GAO Hong. Comparison of FY3D/GNOS Atmospheric Occultation Detection Temperature with TIMED/SABER Temperature and NRLMSISE00 Model Temperature (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2024, 44(3): 474-487 doi: 10.11728/cjss2024.03.2023-0072
Citation: LIU Hongshan, XU Jiyao, BAI Weihua, HE Jieying, SUN Longchang, ZHU Yajun, YUAN Wei, GAO Hong. Comparison of FY3D/GNOS Atmospheric Occultation Detection Temperature with TIMED/SABER Temperature and NRLMSISE00 Model Temperature (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2024, 44(3): 474-487 doi: 10.11728/cjss2024.03.2023-0072

FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00 模式温度的比较

doi: 10.11728/cjss2024.03.2023-0072 cstr: 32142.14.cjss2024.03.2023-0072
基金项目: 中国科学院青年交叉团队项目(JCTD-2021-10), 国家自然科学基金项目(41774160, 41831073), 中国科学院国家空间科学中心“攀登计划”项目, 云南省汪景琇院士工作站(202005AF150025), 中国科学院青年创新促进会项目(2020156)和中高层大气和电离层中-俄联合研究项目共同资助
详细信息
    作者简介:
    • 刘红珊 女, 1999年5月出生于云南省昆明市, 硕士研究生. 硕士就读于中国科学院大学国家空间科学中心, 专业为空间物理学, 主要研究方向为中高层大气物理与化学. E-mail: hsliu6688@126.com
    通讯作者:
    • 高红 女, 1981年11月出生于云南省大理州, 现为中国科学院国家空间科学中心研究员, 博士生导师, 主要研究方向为中高层大气光化学过程和辐射过程, 以及空间天气变化和低层大气扰动的中高层大气效应等. E-mail: hgao@spaceweather.ac.cn
  • 中图分类号: P352

Comparison of FY3D/GNOS Atmospheric Occultation Detection Temperature with TIMED/ SABER Temperature and NRLMSISE00 Model Temperature

  • 摘要: 大气温度数据的精确探测对于研究中高层大气的结构特征和动力学过程具有重要意义. 利用2019年1月至2021年12月共3年的FY3D掩星观测数据, 借助TIMED/SABER探测数据和NRLMSISE00大气模式数据, 对12~100 km范围内的大气温度数据进行比较. 统计分析SABER-FY3D温度偏差(TSABERTFY3D)和NRLMSISE00-FY3D温度偏差(TNRLMSISE00TFY3D)及其随纬度、季节的分布和南北半球的差异. 结果显示, 三种温度数据随高度变化趋势是大体一致的, SABER-FY3D温度偏差在12~30 km高度范围内为正偏差(0~1.8 K), 随高度升高, 温度偏差从30 km处的0 K增加到77 km处的$ - $11.6 K. NRLMSISE00-FY3D温度偏差在平流层为正偏差(0~4.4 K), 在中间层和低热层为负偏差($ - $2~0 K). 两种温度偏差随纬度和季节都存在明显的变化特征. 60 km以下, SABER-FY3D温度偏差在低纬地区较小($ - $3.8~1.8 K), 高纬地区较大($ - $12~1.6 K), 夏季较小($ - $0.5~2.2 K), 冬季较大($ - $6.2~1 K); NRLMSISE00-FY3D温度偏差正好相反, 在高纬地区较小($ - $1.6~2.4 K), 低纬地区较大($ - $3.9~6.1 K), 冬季较小($ - $2~2.2 K), 夏季较大($ - $1.3~7.1 K). 两类月平均温度偏差的零偏差线所在高度在南北半球均存在春夏季节较高, 秋冬季节较低的特征. 冬季40~60 km高度区域内, 北半球的SABER-FY3D平均温度负偏差比南半球的明显.

     

  • 图  4  不同纬度区域的SABER-FY3D(a)和NRLMSISE00-FY3D(b)平均温度偏差以及SABER-FY3D(c)和NRLMSISE00-FY3D(d)温度标准偏差

    Figure  4.  Temperature difference of SABER-FY3D (a) and NRLMSISE00-FY3D (b), standard deviations of difference of SABER-FY3D (c) and NRLMSISE00-FY3D (d) at different latitudes

    图  6  不同季节的SABER-FY3D(a)和NRLMSISE00-FY3D(b)平均温度偏差以及SABER-FY3D(c)和NRLMSISE00-FY3D(d)温度标准偏差

    Figure  6.  Temperature difference of SABER-FY3D (a) and NRLMSISE00-FY3D (b), standard deviations of SABER-FY3D (c) and NRLMSISE00-FY3D (d) at different seasons

    图  5  SABER-FY3D(a)和NRLMSISE00-FY3D(b)平均温度偏差和SABER-FY3D(c)和NRLMSISE00-FY3D(d)标准偏差随纬度和高度的变化

    Figure  5.  Mean temperature deviation of SABER-FY3D (a) and NRLMSISE00-FY3D (b), standard deviations of SABER-FY3D (c) and NRLMSISE00-FY3D (d) with latitude and altitude

    图  1  FY3D/GNOS与TIMED/SABER卫星在2019年1月1日至2021年12月31日期间匹配数据的全球分布

    Figure  1.  Global distribution of matching data between FY3D/GNOS and TIMED/SABER satellites from 1 January 2019 to 31 December 2021

    图  2  2019年1月2日19:27 UT在(24.35°S, 92.94°E)附近匹配上的FY3D/GNOS, TIMED/SABER和NRLMSISE00温度廓线以及温度偏差廓线

    Figure  2.  Matched FY3D/GNOS, TIMED/SABER, and NRLMSISE00 temperature profiles and temperature difference profiles around (24.35°S, 92.94°E) at 19:27 UT on 2 Jan. 2019

    图  3  FY3D, SABER, 和NRLMSISE00的全球平均温度、平均温度偏差、标准偏差和相对偏差

    Figure  3.  Mean temperature, average temperature difference, standard deviation, and relative deviation of SABER, NRLMSISE00 and FY3D

    图  7  北半球SABER-FY3D(a)和NRLMSISE00-FY3D(b)月平均温度偏差以及南半球SABER-FY3D(c)和NRLMSISE00-FY3D(d)月平均温度偏差随月份和高度变化

    Figure  7.  Monthly mean temperature difference in the northern hemisphere of SABER-FY3D (a) and NRLMSISE00-FY3D (b) with month and altitude. Monthly mean temperature difference in the southern hemisphere of SABER-FY3D (c) and NRLMSISE00-FY3D (d) with month and altitude

    表  1  纬度和季节划分标准

    Table  1.   Latitude and seasonal criteria

    分类 北半球 南半球
    纬度 低纬 0°-30°N 30°S-0°
    中纬 30°-60°N 60°-30°S
    高纬 60°-90°N 90°-60°S
    季节 春季 3-5月 9-11月
    夏季 6-8月 12-2月
    秋季 9-11月 3-5月
    冬季 12-2月 6-8月
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    表  2  FY3D/GNOS与TIMED/SABER匹配数据分布情况

    Table  2.   Distribution of FY3D/GNOS and TIMED/SABER matching data

    分类 匹配数目
    纬度 低纬 839
    中纬 1194
    高纬 302
    季节 春季 470
    夏季 688
    秋季 643
    冬季 534
    年份 2019年 737
    2020年 779
    2021年 819
    总共 2335
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-07
  • 修回日期:  2023-12-12
  • 网络出版日期:  2024-01-23

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