重慶微波輻射計(jì)資料的評(píng)估和探測(cè)特征分析

趙美艷，余 君，蔣 鎮(zhèn)

（1.重慶市氣象信息與技術(shù)保障中心，重慶 401147；2.豐都縣氣象局，重慶 408200；3.云陽(yáng)縣氣象局，重慶 404500）

隨著氣象探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，探空資料的來(lái)源日益增多，由氣球攜帶隨風(fēng)漂移的無(wú)線電探空、測(cè)風(fēng)逐漸發(fā)展到由飛機(jī)、風(fēng)廓線雷達(dá)、地基水汽遙感探測(cè)、衛(wèi)星等構(gòu)成的綜合探空系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，在探測(cè)大氣垂直結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域方面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)人值守的被動(dòng)微波遙感技術(shù)發(fā)展迅猛[1-3]，尤其是地基微波輻射計(jì)，它利用大氣在一定頻率帶中的微波輻射進(jìn)行測(cè)量，能夠探測(cè)得到分鐘量級(jí)的氣溫、水汽等氣象要素的廓線信息，已逐漸成為常規(guī)探空的重要補(bǔ)充。國(guó)內(nèi)外已有眾多專家學(xué)者對(duì)其探測(cè)原理、數(shù)據(jù)產(chǎn)品的反演、偏差分析等開(kāi)展了研究和探討[4-9]。將微波輻射計(jì)反演結(jié)果與GPS無(wú)線電探空和GPS/MET觀測(cè)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，微波輻射計(jì)探測(cè)的溫、濕度廓線與GPS無(wú)線電探空結(jié)果具有很好的正相關(guān)，但其可降水量較GPS/MET偏大[10]。韓玨靖等[11]研究表明，在降水和強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中，微波輻射計(jì)相對(duì)濕度有提前增大的現(xiàn)象，提前時(shí)間在強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)要短于降水過(guò)程，對(duì)天氣預(yù)報(bào)有重要指示意義。

伴隨著微波輻射計(jì)各種反演技術(shù)的發(fā)展[12-13]，其觀測(cè)資料的種類和數(shù)量逐漸增多，但其反演產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)受到地點(diǎn)、天氣等各種因素的影響[14]。以往的研究多采用探空數(shù)據(jù)對(duì)微波輻射計(jì)廓線信息的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析[15]，但由于受地域的影響和需要花費(fèi)較高的操作和維護(hù)費(fèi)用，探空觀測(cè)覆蓋范圍有限，且觀測(cè)時(shí)次一般每天2次（最多4次），遠(yuǎn)不能滿足氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。近年來(lái)，隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite Systems，GNSS）的發(fā)展，美國(guó)GPS（Global Position System）、歐洲Galileo和中國(guó)的北斗等，為氣象業(yè)務(wù)和研究提供了高時(shí)空分辨率的衛(wèi)星遙感資料[16-17]。GPS無(wú)線電掩星觀測(cè)（即空基GPS氣象學(xué)）是基于GPS的探測(cè)技術(shù)，其無(wú)線電信號(hào)能夠透過(guò)厚云層和降水區(qū)[18]，探測(cè)資料受云雨影響較小，且具有自校準(zhǔn)、高精度、低成本等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于氣象研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用[19-23]。因此，本研究擬利用Metop-A掩星資料和L波段探空資料分別對(duì)重慶沙坪壩MP-3000A型地基微波輻射計(jì)探測(cè)性能和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并針對(duì)具體天氣個(gè)例，對(duì)天氣過(guò)程中的探測(cè)特征進(jìn)行分析，進(jìn)一步發(fā)揮該資料在氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的作用。

1 資料和方法

1.1 資料

1.1.1微波輻射計(jì)

本文所用微波輻射計(jì)資料為沙坪壩站2017年1月—2019年12月MP-3000A型地基微波輻射計(jì)觀測(cè)資料，可反演輸出天頂方向、北斜20°、南斜20°及南北平均等多個(gè)方向溫度、相對(duì)濕度、水汽等廓線信息（本文分析為天頂方向），垂直方向從地面至10 km高度共58層，時(shí)間分辨率為3 min。

1.1.2Metop-A掩星資料

GPS掩星是一種主動(dòng)遙感大氣探測(cè)技術(shù)，其利用GPS衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號(hào)在穿越地球大氣時(shí)出現(xiàn)的路徑彎曲和信號(hào)延遲等信息反演大氣溫度、壓強(qiáng)和水汽等廓線信息[24]。Metop-A掩星為歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織于2006年發(fā)射，每天可提供600條左右大氣廓線，其折射率雙權(quán)重平均值和標(biāo)準(zhǔn)差與COSMIC等幾乎無(wú)差異，尤其是10 km以下，其折射率偏差較小[25]。本研究使用的Metop-A掩星資料來(lái)自于COSMIC數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)中心（the COSMIC Data Analysis and Archival Center，CDAAC），主要使用掩星反演的Wetprf數(shù)據(jù)產(chǎn)品，垂直分辨率為200 m，高度范圍為地面~40 km，數(shù)據(jù)時(shí)間范圍與微波輻射計(jì)資料一致。

1.1.3L波段探空資料

探空資料為重慶沙坪壩站2017年1月—2019年12月每日08和20時(shí)（北京時(shí)，下同）L波段探空秒數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)比對(duì)前，對(duì)氣溫和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值檢查，剔除缺失和明顯不合理的數(shù)據(jù)。

1.2 方法

為了實(shí)現(xiàn)Metop-A掩星資料和探空資料與微波輻射計(jì)資料的對(duì)比，將掩星及探空氣溫、濕度廓線用三次樣條插值方法插值到與微波輻射計(jì)相同的各高度層上。由于微波輻射計(jì)站點(diǎn)固定，掩星數(shù)據(jù)經(jīng)緯度不固定，為便于分析，選擇時(shí)間差＜1.5 h、距離差＜150 km范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)與微波輻射計(jì)進(jìn)行匹配[29]（為保證匹配數(shù)據(jù)量，兩種數(shù)據(jù)在0.6 km以下未納入統(tǒng)計(jì)分析），計(jì)算Metop-A、探空與微波輻射計(jì)氣溫與相對(duì)濕度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)、偏差、偏差標(biāo)準(zhǔn)差。公式如下：

2 偏差分析

2.1 微波輻射計(jì)與掩星

2.1.1總體對(duì)比分析

由（圖1）可知，兩種儀器探測(cè)的氣溫和相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)均在0.8以上，尤其是相對(duì)濕度，整層的相關(guān)系數(shù)在0.9以上（圖1a）。而氣溫在2 km以下相關(guān)性最好，系數(shù)均在0.9之上，4～5 km則相對(duì)較低（圖1b）。

從偏差來(lái)看，兩種探測(cè)設(shè)備的氣溫平均偏差為1.08℃。4 km以下，以負(fù)偏差為主（圖1c），即微波輻射計(jì)探測(cè)的氣溫高于掩星。其中，1 km以下的差異最小，基本在1℃以內(nèi)，2.5 km處差異最大，為3℃。4 km以上，微波輻射計(jì)氣溫則相對(duì)偏小。在微波輻射計(jì)的整個(gè)探測(cè)高度，掩星與微波輻射計(jì)的偏差分布均較為穩(wěn)定，整層波動(dòng)較小。從圖1d可知，微波輻射計(jì)和掩星相對(duì)濕度的差值平均值大致在±5%以內(nèi)。5 km以下，以負(fù)偏差為主，微波輻射計(jì)反演的相對(duì)濕度偏大，0.5 km處負(fù)偏差最大，為-4.5%，這是因?yàn)槲⒉ㄝ椛溆?jì)在高濕的環(huán)境下，其水汽廓線的反演精度問(wèn)題所致。5 km以上，二者的偏差較小，基本在±1%以內(nèi)，且微波輻射計(jì)和掩星相對(duì)濕度的這種偏差分布，整層均表現(xiàn)得較穩(wěn)定，只是低層波動(dòng)稍高。

微波輻射計(jì)反演的濕度廓線的質(zhì)量稍高于氣溫。在水汽相對(duì)集中的中低層，微波輻射計(jì)反演溫、濕度較掩星偏大。但其探測(cè)的溫、濕度偏差卻相對(duì)較小，尤其是氣溫，這是由于微波輻射計(jì)在低層的廓線信息來(lái)自于直接探測(cè)，而相對(duì)高層的廓線信息是來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)模型的反演所得，從而使得低空的測(cè)量精度要高于高空。

2.1.2冬、夏半年對(duì)比分析

圖2為微波輻射計(jì)和掩星探測(cè)的氣溫、相對(duì)濕度在冬、夏半年的各統(tǒng)計(jì)量隨高度的變化特征（冬半年指10月—次年3月，夏半年指4—9月）。從圖2a可以看出，微波輻射計(jì)和掩星反演的氣溫在低層相關(guān)性相對(duì)較高，且冬半年的相關(guān)性要稍高于夏半年。5 km以下，冬、夏半年的氣溫相關(guān)系數(shù)隨高度呈遞減趨勢(shì)，5 km以上則相反。在整個(gè)探測(cè)高度，冬、夏半年相對(duì)濕度的相關(guān)性隨高度的變化與氣溫稍有不同（圖2b），1 km以下和5 km以上，夏半年稍高于冬半年，1～5 km，兩個(gè)半年的濕度廓線的相關(guān)系數(shù)隨高度變化的趨勢(shì)基本相同。

由圖2c可知，微波輻射計(jì)氣溫偏差分布與圖1c相似，即低層以負(fù)偏差為主，且2～3 km為負(fù)偏差的大值區(qū)，微波輻射計(jì)氣溫偏高3～4℃，而高層微波輻射計(jì)氣溫則相對(duì)偏低。就整層來(lái)看，夏半年偏差小于冬半年，即微波輻射計(jì)探測(cè)的溫度廓線的精度，在夏半年優(yōu)于冬半年。就兩種設(shè)備探測(cè)的濕度廓線來(lái)看，其偏差隨高度的變化趨勢(shì)雖然與氣溫不同，但也呈現(xiàn)出夏半年優(yōu)于冬半年的特點(diǎn)，尤其在低層（圖2d），冬半年的偏差最大時(shí)達(dá)到-7%，而夏半年基本在±3%以內(nèi)，但在低層，兩種觀測(cè)設(shè)備測(cè)量的相對(duì)濕度差值的穩(wěn)定性，冬半年比夏半年好（圖2f）。

圖1 掩星資料與微波輻射計(jì)相關(guān)系數(shù)、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差

圖2 掩星資料與微波輻射計(jì)在冬、夏半年相關(guān)系數(shù)、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差

就兩種設(shè)備探測(cè)的氣溫來(lái)看，冬半年的相關(guān)性高于夏半年，但夏半年的差值小于冬半年，即微波輻射計(jì)對(duì)氣溫的反演精度在夏半年優(yōu)于冬半年。就相對(duì)濕度而言，不管是從相關(guān)性，還是偏差分布，均呈現(xiàn)出夏半年優(yōu)于冬半年的特性。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，重慶主城區(qū)夏半年平均總云量約7成，低云量約5成，而冬半年總云量有8.5成，低云量有7成，冬半年的云量明顯多于夏半年，而云量的多少也會(huì)影響微波輻射計(jì)的探測(cè)精度[27]。

2.1.3不同天氣條件下對(duì)比

圖3為無(wú)降水和有降水時(shí)微波輻射計(jì)與掩星氣溫、相對(duì)濕度廓線的相關(guān)系數(shù)、差值平均值及差值標(biāo)準(zhǔn)差分布。由圖3可知，有降水時(shí)，微波輻射計(jì)和掩星的相關(guān)性與無(wú)降水時(shí)的相關(guān)性差別較大。4 km以下（圖3a），相關(guān)系數(shù)相差不大，基本在0.9左右，即有、無(wú)降水的天氣條件下，兩種設(shè)備反演的氣溫值在低層相關(guān)性均較好。4 km以上時(shí)，降水天氣對(duì)微波輻射計(jì)探測(cè)的氣溫影響較大，相關(guān)系數(shù)降到了0.7左右。對(duì)相對(duì)濕度而言，降水天氣時(shí)，微波輻射計(jì)與掩星的相對(duì)濕度相關(guān)性在中、低層均較差（圖3b）。6 km以下，系數(shù)在0.6～0.9，且變化波動(dòng)較大，而高層的相關(guān)系數(shù)與無(wú)降水時(shí)基本相同。

從差值平均值圖（圖3c）可知，有降水時(shí)，氣溫差值明顯比無(wú)降水時(shí)大，尤其在2.5 km高度上，氣溫偏差幅度達(dá)到7℃；3 km以上，二者的差值有逐漸減少的趨勢(shì)，在整個(gè)探測(cè)高度上，降水天氣時(shí)，微波輻射計(jì)反演氣溫均比掩星偏大。在中低層，掩星與微波輻射計(jì)反演的氣溫差值在有、無(wú)降水天氣下均有較穩(wěn)定的表現(xiàn)（圖3e），但在4 km以上，降水條件下兩種探測(cè)設(shè)備反演的氣溫差值穩(wěn)定性明顯要比無(wú)降水時(shí)的差。從相對(duì)濕度差值圖（圖3d）可知，降水天氣對(duì)微波輻射計(jì)反演的濕度廓線有一定影響，在1 km以下及4～6 km，降水天氣時(shí)的負(fù)偏差值明顯比無(wú)降水時(shí)大。

圖3 掩星資料與微波輻射計(jì)在晴、雨天氣狀況下相關(guān)系數(shù)、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差

從以上分析可知，降水會(huì)對(duì)微波輻射計(jì)的探測(cè)精度產(chǎn)生影響，因?yàn)榻邓畷r(shí)，水汽會(huì)附著在微波輻射計(jì)的天線罩上，而天線罩上的液態(tài)水會(huì)導(dǎo)致亮溫觀測(cè)值偏高[14]，從而造成雨天的探測(cè)誤差偏大。

2.2 微波輻射計(jì)與探空

2.2.1總體對(duì)比分析

由于探空釋放的時(shí)間一般為08和20時(shí)，且一次過(guò)程大概持續(xù)正點(diǎn)前后的1 h，因此微波輻射計(jì)資料選取探空采樣時(shí)間段內(nèi)探測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，代表08和20時(shí)的值，與對(duì)應(yīng)的探空數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

從微波輻射計(jì)與L波段探空資料的溫、濕度廓線的統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，兩種設(shè)備探測(cè)的氣溫、相對(duì)濕度相關(guān)性和偏差分布特征與圖1相似。在整個(gè)探測(cè)高度上兩種要素均為顯著正相關(guān)，且相對(duì)濕度相關(guān)系數(shù)稍大于氣溫，整層均在0.9以上；而氣溫在低層相關(guān)性優(yōu)于中高層，尤其是2 km以下，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，之后隨著高度的上升，相關(guān)系數(shù)減少，5 km處最小，為0.8，隨后又逐漸增大；在中低層，微波輻射計(jì)探測(cè)氣溫、相對(duì)濕度均高于L波段探空，高層則相反，且低層偏差幅度小于高層，即微波輻射計(jì)在低層探測(cè)的溫、濕度廓線信息精度優(yōu)于高層。這跟微波輻射計(jì)與掩星的偏差分布基本相同。

2.2.2不同時(shí)次對(duì)比分析

圖4為L(zhǎng)波段探空和掩星探測(cè)的氣溫、相對(duì)濕度在08、20時(shí)兩個(gè)時(shí)次各統(tǒng)計(jì)量隨高度的變化特征。4.5 km以下，兩個(gè)時(shí)次氣溫相關(guān)性相似（圖4a），即隨高度上升相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，在低空的相關(guān)性較高，尤其是20時(shí)在1 km處相關(guān)系數(shù)為0.97，4 km處減為0.83。4.5 km以上，兩個(gè)時(shí)次相關(guān)系數(shù)均隨高度遞增，但20時(shí)相對(duì)高于08時(shí)，相對(duì)濕度的相關(guān)性稍高于氣溫（圖4b），尤其是2~5 km，呈遞增趨勢(shì)，5 km處最大，兩個(gè)時(shí)次相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.99。

08時(shí)微波輻射計(jì)反演氣溫與探空氣溫的偏差較20時(shí)?。▓D4c），但兩個(gè)時(shí)次的差值隨高度的分布形式相似，即4 km以下，均以負(fù)偏差為主，而4 km以上08時(shí)的偏差普遍小于20時(shí)，但20時(shí)的偏差在整個(gè)高度層的穩(wěn)定性要優(yōu)于08時(shí)，尤其是在高層。對(duì)相對(duì)濕度而言，中低層以負(fù)偏差為主，即微波輻射計(jì)反演相對(duì)濕度偏大，而5.5 km以上，二者的偏差較小，大部分在1%以內(nèi)。在整個(gè)探測(cè)高度上，L波段探空與微波輻射計(jì)相對(duì)濕度的這種偏差分布，均表現(xiàn)得較為穩(wěn)定（圖4f）。因此，無(wú)論是從相關(guān)性還是偏差分布來(lái)看，20時(shí)微波輻射計(jì)相對(duì)濕度值要優(yōu)于08時(shí)。

圖4 探空資料與微波輻射計(jì)在08、20時(shí)相關(guān)系數(shù)、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差

3 個(gè)例分析

3.1 大霧過(guò)程

2017年12月24日有一次較強(qiáng)的大霧過(guò)程。24日02時(shí)以后沙坪壩能見(jiàn)度逐漸降低，尤其是07、08時(shí)，能見(jiàn)度只有58、72 m（圖5a）。24日01時(shí)開(kāi)始近地面相對(duì)濕度達(dá)到90%以上，且高濕區(qū)向150 m高度擴(kuò)展（圖5b），13時(shí)左右，低層的高濕區(qū)開(kāi)始逐漸消失減退。從微波輻射計(jì)的溫度剖面圖（圖5c）可知，24日02時(shí)開(kāi)始，近地層的氣溫逐漸降低，0.15～1 km有一“暖蓋”，且溫度低值區(qū)范圍有向高層延伸趨勢(shì)，07時(shí)左右，“暖蓋”消失，而后隨著能見(jiàn)度的逐漸增大，低層氣溫開(kāi)始回升。

圖5 2017年12月23日21時(shí)—24日16時(shí)沙坪壩小時(shí)能見(jiàn)度（a，單位：m），微波輻射計(jì)相對(duì)濕度垂直剖面（b，單位：%），微波輻射計(jì)溫度垂直剖面（c，單位：℃）

此次大霧正是冬季常見(jiàn)的輻射霧，夜間由于地面輻射冷卻作用，低空水汽凝結(jié)，尤其是50 m高度以下濕度增大，而微波輻射計(jì)相對(duì)濕度的增大與實(shí)際觀測(cè)能見(jiàn)度下降幾乎同時(shí)發(fā)生。地面輻射導(dǎo)致近地層氣溫降低，隨著太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)，輻射霧逐漸消失，雖然微波輻射計(jì)探測(cè)低空相對(duì)濕度高值區(qū)的消失時(shí)間比能見(jiàn)度增大時(shí)間稍晚，但其探測(cè)到近地面氣溫回升的同時(shí)，能見(jiàn)度開(kāi)始增加。

3.2 降水過(guò)程

2019年4月19日—20日，重慶出現(xiàn)了局地短時(shí)強(qiáng)降水，雨量主要集中在重慶中西部及中偏北地區(qū)。從微波輻射計(jì)觀測(cè)來(lái)看，19日14時(shí)開(kāi)始5 km以下相對(duì)濕度達(dá)到85%以上（圖6b），15、16時(shí)左右沙坪壩站上空1～5 km探測(cè)高度上相對(duì)濕度幾乎達(dá)到100%，而此時(shí)對(duì)應(yīng)沙坪壩站小時(shí)最強(qiáng)降水（圖6a），即16時(shí)小時(shí)降水量達(dá)到29.9 mm，之后高濕區(qū)抬升，而中低層相對(duì)濕度降低，降水逐漸減弱，20時(shí)第一階段降水結(jié)束。20日02時(shí)開(kāi)始，1～8 km出現(xiàn)85%以上的高濕區(qū)，此時(shí)臺(tái)站第二階段降水開(kāi)始，且在03時(shí)達(dá)到最大（22.7 mm）。

從溫度剖面圖發(fā)現(xiàn)（圖6c），19日13時(shí)，溫度高值區(qū)抬升，15時(shí)左右，2.5～4.5 km的高度上出現(xiàn)了較為明顯的暖區(qū)，且暖區(qū)持續(xù)到18時(shí)左右減弱消失，隨后1～2 km為溫度低值區(qū)，上下形成逆溫層。20日01時(shí)，3 km左右的暖區(qū)再次出現(xiàn)，直至降水結(jié)束。3 km高度層暖區(qū)出現(xiàn)的時(shí)段正好對(duì)應(yīng)兩次降水時(shí)段。

圖6 2019年4月19日11時(shí)—20日08時(shí)小時(shí)降水量（a，單位：mm）和微波輻射計(jì)相對(duì)濕度（b，單位：%），垂直剖面溫度（c，單位：℃）

為進(jìn)一步檢驗(yàn)此次降水過(guò)程中的溫度特征，選用與微波輻射計(jì)同址的沙坪壩站L波段探空數(shù)據(jù)對(duì)此次過(guò)程進(jìn)行分析（（沙坪壩探空站海拔高度是541 m，因此500 m以下不予分析）。圖7為4月19日20時(shí)和20日08時(shí)L波段探空溫度垂直剖面圖，由圖可知，19日20時(shí)，在1 km左右的高度上，有一明顯的逆溫層存在，而20日08時(shí)這種逆溫現(xiàn)象基本消失，這與微波輻射計(jì)探測(cè)的逆溫現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間相同，只是兩種設(shè)備探測(cè)的逆溫層高度稍有不同。

圖7 2019年4月19日20時(shí)和20日08時(shí)沙坪壩L波段探空溫度垂直廓線（單位：℃）

綜上可知，此次短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程中，5 km以下出現(xiàn)高濕區(qū)時(shí)，降水開(kāi)始，之后隨著暖濕氣流的上升，低層水汽減少，降水減弱，而水汽到達(dá)高層后容易達(dá)到飽和而釋放凝結(jié)潛熱[28]，使得2～3 km高度層溫度升高，隨著低層氣團(tuán)的上升，水汽絕熱冷卻導(dǎo)致低層降溫，在兩次降水間歇，低層出現(xiàn)較為明顯的逆溫層。雖然降水會(huì)對(duì)微波輻射計(jì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，但此次降水過(guò)程中的溫、濕度特征已較好地體現(xiàn)出來(lái)。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)2017年1月—2019年12月沙坪壩微波輻射計(jì)與Metop-A掩星、L波段探空氣溫、相對(duì)濕度兩個(gè)要素進(jìn)行對(duì)比并分析微波輻射計(jì)資料在不同天氣條件下的探測(cè)特征，得出如下結(jié)論：

（1）總體來(lái)看，微波輻射計(jì)與掩星反演所得氣溫和相對(duì)濕度在整個(gè)探測(cè)高度上均為顯著正相關(guān)，低層相關(guān)性高于高層，且相對(duì)濕度稍高于氣溫。在中低層，微波輻射計(jì)反演溫、濕度較掩星偏大。相比于高層，微波輻射計(jì)在近地面層探測(cè)的溫、濕度偏差相對(duì)較小。兩種設(shè)備探測(cè)的氣溫，冬半年的相關(guān)性稍高于夏半年，但夏半年偏差小于冬半年。就相對(duì)濕度而言，不管是從相關(guān)性，還是偏差分布，均呈現(xiàn)出夏半年優(yōu)于冬半年的特性。

（2）降雨天氣對(duì)微波輻射計(jì)探測(cè)精度影響較大。4 km以上，降水天氣時(shí)氣溫相關(guān)性較低，相關(guān)系數(shù)僅有0.7。在水汽相對(duì)集中的低空區(qū)域，微波輻射計(jì)反演氣溫高于掩星，尤其是降雨時(shí)，這種偏差更大。1 km以下及4～6 km，降水天氣時(shí)微波輻射計(jì)相對(duì)濕度的負(fù)偏差值明顯比無(wú)降水時(shí)大。

（3）微波輻射計(jì)與L波段探空氣溫、相對(duì)濕度在整個(gè)探測(cè)高度上也為顯著正相關(guān)，表現(xiàn)出低層相關(guān)性高于高層的特性，且4 km以下微波輻射計(jì)探測(cè)氣溫、相對(duì)濕度值高于L波段探空值；08時(shí)氣溫平均偏差小于20時(shí)，而20時(shí)相對(duì)濕度探測(cè)精度優(yōu)于08時(shí)。

（4）不同的天氣過(guò)程，微波輻射計(jì)相對(duì)濕度和氣溫的變化與天氣現(xiàn)象有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。大霧天氣時(shí)，微波輻射計(jì)探測(cè)低層相對(duì)濕度的增大與實(shí)際觀測(cè)能見(jiàn)度下降幾乎同時(shí)發(fā)生，且地面輻射導(dǎo)致近地層氣溫降低時(shí)段微波輻射計(jì)也能較準(zhǔn)確地探測(cè)出來(lái)。通過(guò)對(duì)2019年4月19—20日短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，降水時(shí)段，微波輻射計(jì)探測(cè)5 km以下為高濕區(qū)，隨著暖濕氣流的上升，降水減弱，暖濕氣團(tuán)上升過(guò)程中高層的凝結(jié)潛熱和低層的絕熱冷卻作用，致使中低層出現(xiàn)了逆溫層。

上述研究表明，微波輻射計(jì)反演的溫濕度廓線可信度較高，不同的高度、季節(jié)和天氣條件下，微波輻射計(jì)氣溫和相對(duì)濕度廓線均有不同的表現(xiàn)。晴朗少云的天氣，其探測(cè)精度相對(duì)較高，而降水時(shí)，水汽對(duì)微波輻射計(jì)的探測(cè)精度有一定的影響。不同的天氣條件下，微波輻射計(jì)的探測(cè)特征不同，后續(xù)將考慮加入更多的對(duì)比數(shù)據(jù)源對(duì)其探測(cè)的各類天氣進(jìn)行系統(tǒng)分析，以便為氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。