利用气象电离层与气候观测星座(The Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate,COSMIC)任务提供的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)无线电掩星观测数据,研究用弯曲角自然对数协方差变换确定对流层顶的方法.对该方法中尺度因子a值的选取原则进行了讨论,发现当a取35km时,基本能过滤低对流层大气温度和湿度梯度引起的小尺度变化,最易确定对流层顶高度.将采用该方法确定的对流层顶分别与相应的掩星温度廓线确定的温度最低点对流层顶(Cold Point Tropopause,CPT)和温度递减率对流层顶(Lapse Rate Tropopause,LRT)、以及无线电探空温度廓线确定的CPT和LRT进行了比对,结果表明:直接从弯曲角廓线出发,采用自然对数协方差变换法确定对流层顶是可行的;在某些高纬度地区,弯曲角自然对数协方差变换法比其它方法更加实用.
对流层顶是地球大气的一个最基本的结构特征,对流层与平流层通过对流层顶交换气团、水汽、微量气体、能量等.对流层顶结构变化与气候变化密切相连.本文采用掩星弯曲角自然对数协方差变换法确定对流层顶,利用气象、电离层与气候星座观测系统(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate,COSMIC)2007年1月至2011年12月共5年的掩星观测数据分析了中国区域对流层顶高度、温度、气压等参数随经度、纬度、时间变化的特征.采用2°×2°网格法,把包括中国在内的16°N—54°N、72°E—136°E区域共分成19×32个格网单元,然后计算每个格网单元内对流层顶高度、温度、气压的平均值,结果表明对流层顶参数呈明显的纬度分带分布特征.计算每个格网单元内对流层顶参数季节平均值,结果显示对流层顶高度和气压具有明显的季节性变化特征.采用中位数斜率回归法分析对流层顶参数年平均值,发现在研究时段内中国区域对流层顶高度平均每年降低8m.
基于小波协方差变换法,由折射指数廓线确定大气边界层顶高度,利用2007至2012年气象、电离层与气候星座观测系统（Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and Climate,COSMIC）掩星折射指数廓线分析全球大气边界层顶参数随地理位置、季节和日变化的特征,结果表明全球大气边界层顶结构受热力因素和大气动力因素的影响,具有明显随经纬度变化的特征。在大气动力因素主要影响下,30°S^30°N范围内陆域比海域的季节变化幅度更强。对全球大气边界层顶高度月均值和去季节性变化距平值的分析表明2008年和2011年大气边界层顶高度出现季节性异常。大气边界层顶气压与高度在全球呈负相关,而温度与高度在南北纬40°~90°呈正相关,30°S^30°N呈负相关。2012年全球大气边界层顶高度日变化幅度均值为0.37km,同纬度海洋与陆地区域年平均边界层顶高度的日变化有一定相关性。
