热带地区GPS掩星观测传播路径上影响参数变化与水汽折射率局部强梯度的关系

热带对流层低层的大气折射率场比其他地区受水汽的影响更大.在这项研究中,文章首先将2009年气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC)的无线电掩星数据与CloudSat云剖面雷达资料进行了匹配.然后,基于模式模拟,又研究了掩星射线路径在何处以及为什么与其上下的射线路径相交.利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析作为射线追踪观测算子的输入,在热带对流层低层模拟得到的掩星影响参数沿着某些射线路径恒定.为简洁起见,文章把某射线路径与其上下射线相交这一现象称为一次掩星多路径模拟.在二维掩星平面上,把模式模拟得到的射线轨迹叠加在大气折射率垂直和水平梯度分布场上,可以生动地说明掩星多径模拟事件发生折射率梯度的关系.统计结果表明,造成掩星多路径现象的主要原因是在距近地面点水平距离300km范围内大气水汽折射率有较强的局部垂直梯度.掩星多路径现象大多在5km影响高度下发生,最大发生频率在3.4km影响高度附近(约1.8km几何高度).不管是有云还是晴空条件,多路径现象和水汽折射率局部强垂直梯度都有可能存在,但在层积云环境下最为常见.