1. 引言
随着社会和科学的不断发展，在气象领域中的设备和技术也有很多发展与创新，也不断地丰富了气象观测资料，所以观测资料的质量控制成为观测资料在气象服务领域中能否有效的关键问题 [1] [2] [3] [4] 。观测资料的质量控制运用在自动观测资料、人工观测资料以及地面气象资料的气象要素的监测中 [5] [6] [7] 。探空观测资料作为数值预报、天气预报及气候变化中的重要数据之一，其准确性直接影响天气形势和天气系统的分析和预报。探空资料在气象业务和气象科研上越来越变的重要时，越来越多的气象学者们给予了探空资料的质量控制与监测越来越多的关注。
早在八十年代末，世界气象组织(WMO)就倡导有能力的气象中心建立该系统，欧洲中期数值预报中心(EC)、美国国家环境预报中心(NCEP)、英国气象局(UKMET)和日本气象厅(JMA)等气象中心均建立了观测资料质量监视评估自动化系统，并通过WMO或双边协定定期交换监视结果。2001年1月国家气象中心数值室自行设计开发的观测资料质量监视系统投入了业务运行。先后有好多学者对观测资料进行了好多不同资料的质量分析。2004年王志文等 [8] 对2003年11月6日19时的探空观测资料进行空间与时间的误差订正的探讨，表明了，存在这较明显的空间和时间上的误差。2009年赵天保等 [9] 对1960年到2000年的中国8个不同区域温度场和高度场的探空观测资料与ERA-40、NCEP/NCA R和NCEP/DOE等再分析资料所描述进行对比评估探空观测资料，表明了，在大部分地区除了在均值上有点不同外，在年际变化特征则并无显著差别。2012年袁松等 [10] 对2007年11月~2008年11月的阜阳和安庆探空站的探空资料的气象要素与时间一致的再分析探空资料进行比较，表明了，气象要素的绝对差值随地点、高度和季节变化较小，0.5~8 km高度的气象要素基本稳定在一定的范围内；而0.5 km以下的差距较大。支星等 [11] 对1980年~2008年的中国区域的探空资料与NCEP/NCAR、ERA和JRA 3种再分析资料进行对比分析而评估探空资料，表明了，探空资料的高空温度的年平均特征可信度较高。
为了提高探空资料的准确度，我国自主研发了L波段雷达–数字探空系统，该系统具备了获取每日4次、垂直分辨为秒级和分钟级的加密探空观测。加密探空观测资料是上升过程中1秒一次的形式把信号发回地面，从而我们就获得它上升1秒就会有一个空中的气象要素，这说的就是加密探空资料是1秒有一个各层气象要素的数据。加密探空资料在数值模式、天气预报、资料同化等上的运用越来越多 [12] [13] [14] 。这样人们越来越重视加密探空资料，也对加密探空资料的质量控制和监测越来越重视。所以，有些气象学者对加密探空资料能否在气象业务和科研上运用做了质量的评估。2003年黄炳勋等 [15] 对2002年1月北京站正式开始起用L波段雷达一电子探空仪系统的9个站7个月(其中3个站只有1个月)的报文资料及换型前1个月的新老系统的对比观测资料的初步统计分析，结果表明，在500 hPa高度以上高空，L波段雷达一电子探空仪系统记录的离散性明显小于原59~701系统，从而提高了每份记录的可靠性，有利于提高日常数值分析预报的准确性。这也揭开了我国高空气象探测站网进行更新换代工程的序幕。在2006年陶士伟等 [16] 对2005年3~5月我国36个L波段探空观测的温度进行误差分析，表明了，平均偏差差距不大，基本上都在0.2℃之内；而温度随机误差在500 hPa~300 hPa减小约0.2℃，在00时300 hPa以上，有较明显的变小。在2014年苑跃等 [17] 对2005年~2010年的4个高空台站对比观测资料进行了差异评估，表明平均风向、平均风速差异较小，还有所测要素的差值变化趋势有没大的差异。在2015年郝民等 [18] 对2011年7月00时的中国Ｌ波段探空湿度观测资料的质量评估及偏差订正，表明了，探空湿度观测资料的偏差订正后，观测偏差明显的减小，订正效果很显著；模式降水强度预报能力有一定的提高。从连续试验检验的降水预报评分和预报偏差来看，中雨和暴雨的预报在探空湿度观测偏差订正后都表现出很好的效果。
本文以2013年6月的加密探空资料作为研究对象，对加密探空资料的质量进行质量分析。为数值模式、天气预报、资料同化等提供更好的依据，有利于提高未来气象的发展；以期对加密探空资料有进一步的认识和了解，另一方面提供加密探空资料的不足和欠缺，有利于对仪器与资料的改善。
2. 资料和方法
2.1. 所用资料
1) NCEP (National Center for Environmental Prediction)提供的FNL再分析资料，间隔时间为6小时，包括的要素有位势高度场、相对湿度场、温度场、纬向风场、经向风场，分辨率为1˚ × 1˚。
2) 欧洲中心(EC, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) ERA-40-interim提供的逐日再分析资料，，包括位势高度场、相对湿度场、温度场、纬向风场、经向风场，分辨率为1.5˚ ×1.5˚；
3) L波段探空资料，对其进行简要介绍：
L波段探空系统包括地面二次雷达与探空仪，探空仪可以观测高空温压湿风，地面二次雷达通过跟踪探空仪的斜距、仰角和方位角计算风向和风速。基本参数如下：频率范围167 ± 11MHz；② GTS1型数字式电子探空仪的采样周期大约为1.2 ± 0.1秒(其中，0.2秒用于发送P，T，U，TF代码，1秒用来发送测距信息)；测量精度：温度−80℃~40℃范围内小于0.2℃ (RMS)；湿度−25℃以上为5% (RMS)，−25℃以下为10% (RMS)；气压在1050~10 hPa范围内，500 hPa以下为2 hPa (RMS)，500 hPa以上为1 hPa (RMS)；L波段实测资料显示，探空气球一般平均升速大约为3~5 m/s；提供“秒级”数据、“分钟级”数据和传统气压层探空报数据。其中，“秒级”数据与探空报、“分钟级”数据相比，垂直分辨率高、信息量大，既包含了常规气象要素观测值，也包含了探空气球上升过程中精确的定位信息。本文使用的是秒级观测资料。探空系统秒级观测资料上传文件包括两部分内容，一部分是元数据信息即测站、探空仪参数及本次观测相关的元数据信息；另一部分是采样数据实体部分，包括秒数据和分钟数据，涉及的要素包括采样时间，气温，气压，湿度、仰角、方位、距离、经度偏差和纬度偏差。
2.2. 所用方法
本文用到的L波段探空站点分布见图1，站点分布较为均匀因此可以对L波段探空资料的质量有一个较好的反映；为对L波段探空资料的质量进行高效评估，资料时间选取为2013年6月5日6时，空间分布上采用与NCEP FNL再分析资料对比的方法进行分析，时间演变和垂直演变上采用与ECERA-40-interim再分析资料对比的方法进行分析。
Figure 1. Distribution of stations selected for this paper
图1. 本文选取的站点分布
3. 结果分析
3.1. 与NCEP再分析资料日评估结果
3.1.1. 加密探空资料位势高度场空间分布的评估
图2是FNL资料和加密探空观测的500 hPa、700 hPa、850 hPa位势高度的分布。从FNL资料(图2(b)，图2(d)，图2(f))来看，500 hPa上(图2(b))欧亚中高纬度维持两槽一脊，等高线较为平直，以纬向环流为主，对流层中下层的700 hPa (图2)、850 hPa上等高线较稀疏，没有闭合环流，与500 hPa环流形势对应；从图2(c)、图2(f)对比可以看出，加密探空观测中的纬向风u在850 hPa与FNL分析场的接近程度最高，除了在新疆的东风区域稍大于FNL分析场，加密探空观测中纬向风正值区和负值区的分布范围与FNL分析场保持一致。对于加密探空观测中500 hPa纬向风而言(图2(d))，加密探空观测在新疆区域的西风分量与FNL分析场(图2(a))相比略偏大，整体上看，两者正负值区域基本保持一致。此外，加密探空观测中700 hPa纬向风的分布与FNL分析场也基本保持一致。经验证，加密探空观测中纬向风在标准等压面层的检验与FNL分析基本保持一致，验证该资料中该要素合理。与FNL资料相比，加密探空资料对500 hPa环流场的描述能力较好，其次是700 hPa，但对于我国低纬度地区的高位势区的描述范围上偏大，对于850 hPa的环流场的描述有一定的误差，表现为对我国东部平原区的描述在数值上偏大，对我国西部高原地区的描述在数值上偏小，但由于西部大部分地区海拔较高，850 hPa可能处于地下，因而可能会受到资料外插带来误差的影响。
Figure 2. Spatial distribution of standard isobaric geopotential heights (unit: gpm). (a) 500 hPa, (c) 700 hPa, (e) 850 hPa geopotential height fields from dense sounding data, (b) 500 hPa, (d) 700 hPa, (f) 850 hPa geopotential height fields from FNL data
图2. 标准等压面层位势高度的空间分布(单位：gpm)。加密探空资料获取的。(a) 500 hPa、(c) 700 hPa、(e) 850 hPa 位势高度场，FNL资料获取的(b) 500 hPa、(d) 700 hPa、(f) 850 hPa 位势高度场
3.1.2. 加密探空资料对温度场空间分布的评估
六月初我国进入初夏，太阳直射点在北回归线附近，由于太阳短波辐射加热的纬度差异，我国温度场分布(图3)呈现温度南高北低，随纬度递减的特征。从FNL再分析资料来看，500 hPa上(图3(b))，由于高空受地形以及海陆因素影响较小，等温线分布较为平直，全国大部分地区温度都在0℃以下，由于大气与周围自由大气之间产生热力差异，约80˚E的青藏高原南侧出现一个高温中心，中心温度达到0℃以上；对于700 hPa，850 hPa的温度场(图3(d)，图3(f))，体现出以青藏高原温度大值区为中心，温度从两侧递减的分布特征，大部分地区温度在0℃以上，温度分布整体为西高东低，这是由于高度越低受地形以及海陆因素的影响进一步加大。但需要说明的是，青藏高原的大部分地区700 hPa处于地下，因而可能会受到资料外插带来误差的影响；与之对比，加密探空资料(图3(a)，图3(c)，图3(e))能够体现出温度分布南高北低的大致形态，在平原地区，能够体现出夏季我国气温分布的气候特征，数值和范围上略偏小，对于500 hPa青藏高原暖中心的体现略有欠缺。
用地表实际水汽压e和饱和水汽压es比值的百分数定义相对湿度 [19] ，用来表征大气中水汽的饱和程度。与比湿、露点温度差等其他表征湿度的变量相比，一方面，相对湿度作为直接观测量，更加能反映出降水、温度等气象要素的综合作用及气候变率对区域性水循环的影响 [20] ；另一方面，相对湿度在影响能量源汇 [21] 、近地面水分、气溶胶 [5] 、雾霾形成及发展 [6] [7] 、生态系统动植物生长及人类舒适度 [8] 等方面起到重要作用。从观测资料(图4(b)，图4(d)，图4(f))来看，500 hPa (图4(b))上，相对湿度大于80%的地区主要集中在中国华南沿海地区以及东北地区东南部，以及新疆北部，相对湿度小于40%的地区集中在华北地区、江淮地区以及西北大部分地区。而700 hPa、850 hPa上，相对湿度基本上呈现东北–西南走向，从东南沿海地区向西北内陆地区逐渐递减的特征；而东南沿海地区受温带海洋性气候以及东亚夏季风的影响，相对湿度达到80%以上。与NCEP FNL资料相比，加密观测资料在相对湿度方面对850 hPa (图5(e))的描述能力较好，能够体现出相对湿度东北–西南走向的分布形态，但对东南地区相对湿度的描述在范围和数值上均有一定程度的偏大，对于700 hPa (图5(c))的描述在数值上偏小，在范围上偏大，对于500 hPa (图5(a))的描述对于华北和江淮地区偏大，对于华南沿海地区偏小。
3.1.3. 加密探空资料对风场空间分布的评估
纬向环流是指大气中盛行的沿纬圈流动的东西向气流，而我国处于中纬度地区，因此夏季纬向风平均风速小于冬季，且风速随高度增大而增大。本文研究的时间为六月初，我国大部分地区已进入夏季，由图5可知，东风带逐渐向北移动，且范围随高度降低而增大，强度增强。从观测资料来看，500 hPa上(图5(b))，西风带集中在我国新疆以及华北地区，在西风带内常有呈波状分布的槽脊存在，这与冷空气经由新疆河套地区进入我国内陆相一致，而东风带分布在我国西藏、东南以及东北地区；700 hPa上(图5(d))可看到，东风带进一步向北扩展，但由于高度的降低，此时风速相较500 hPa有所减小；850 hPa (图5(f))东风带已基本覆盖全国，且风速较小，平均在约4~6 m/s。相比于再分析资料，加密探空资料(图5(a)，图5(c)，图5(e))在平原地区的分析较为一致，都能够反应出夏季纬向环流的特征；但对于青藏高原、云贵高原以及西南地区地形起伏较大，加密探空资料就不能更好的表征地形对纬向风的影响，且随高度降低而更加明显。由以上分析可知，这两种资料在分析大范围的形势上所表现的特点较为一致，但在小范围，尤其是受地形影响较大的地区再分析资料更为精确、细致。
经向环流主要指大气在经圈平面内所发生的大规模的对流性环流，也指波动环流中发展出深槽大脊，南北分量较大时的环流。经向环流较强时，冷暖空气的南北交换较多，因而对天气和气候的影响较大。由图6可知，进入夏季我国总体经向环流形势为高空500 hPa (图6(a)、图6(b))西部为偏南气流，东部为偏北气流；低层700、850 hPa (图6(c)、图6(d)~(f))西部为偏北气流，东部为偏南气流；这与夏季大气对
Figure 3. Temperature fields at (a) 500 hPa, (c) 700 hPa, (e) 850 hPa from dense soundings, (b) 500 hPa, (d) 700 hPa, (f) 850 hPa from FNL reanalysis data (unit: ˚C)
图3. 加密探空资料获取的。(a) 500 hPa、(c) 700 hPa、(e) 850 hPa 温度场, FNL再分析资料获取的(b) 500 hPa、(d) 700 hPa、(f) 850 hPa温度场(单位：℃)
Figure 4. Relative humidity fields at (a) 500 hPa, (c) 700 hPa, (e) 850 hPa from dense sounding data, (b) 500 hPa, (d) 700 hPa, (f) 850 hPa from FNL reanalysis data (unit: %)
图4. 加密探空资料获取的(a) 500 hPa、(c) 700 hPa、(e) 850 hPa相对湿度场，FNL再分析资料获取的(b) 500 hPa、(d) 700 hPa、(f) 850 hPa相对湿度场(单位：%)
Figure 5. Latitudinal velocities at (a) 500 hPa, (c) 700 hPa, (e) 850 hPa from dense sounding data, (b) 500 hPa, (d) 700 hPa, (f) 850 hPa from FNL reanalysis data (unit: m/s)
图5. 加密探空资料获取的(a )500 hPa、(c) 700 hPa、(e) 850 hPa 纬向速度场，FNL再分析资料获取的(b) 500 hPa、(d) 700 hPa、(f) 850 hPa纬向速度场(单位：m/s)
Figure 6. Meridional velocities at (a) 500 hPa, (c) 700 hPa, (e) 850 hPa from the dense sounding data and (b) 500 hPa, (d) 700 hPa, (f) 850 hPa from the FNL reanalysis data (unit: m/s)
图6. 加密探空资料获取的(a) 500 hPa、(c) 700 hPa、(e) 850 hPa 经向速度，FNL再分析资料的(b) 500 hPa、(d) 700 hPa、(f) 850 hPa经向速度(单位：m/s)
流性活动增强的特征相一致。由再分析资料可知(图6(b))，500 hPa上，我国东北、东南以及河套地区呈偏北气流，而我国新疆、西藏河套以西以及华北大部地区为偏南气流；700 hPa上，我国东北北部、新疆大部以及西藏北部地区为偏北气流，而在东北南部、华北、东南以及西南地区为偏南气流；850 hPa上，整体为我国东部地区为偏南气流，西北部为偏北气流。与再分析资料相比，加密探空资料经向分布整体也为高空东部、中西部偏北气流，西部以及中部为偏南气流；低层为西部偏北气流，东部为偏南气流。但在一些高原山地地区，再分析资料对经向速度的描述能力更为细致、精确。
3.2. 与欧洲中心再分析资料月评估结果
为进一步评估秒级探空观测资料的质量及观测偏差的特点，选取本论文使用的2013年6月欧洲中心再分析资料求取与观测场的平均偏差和均方根误差，为了更清楚的看出加密探空观测随时间变化的表现，选择整月的资料进行评估。
3.2.1. 各物理量单站质量评估
为了分析加密探空资料对各个气象要素场时间特征的描述能力，时间上选取2013年6月1~30 d，站点选取北京站，与同一时间EC格点资料中提取的北京站再分析数据进行对比分析，图7为200 hPa上加密探空资料与EC再分析资料的温度、位势高度、相对湿度、纬向速度以及经向速度的对比分析。由图7(a)可知，200 hPa上，加密探空资料与EC再分析资料温度总体分布较为一致，但在部分极端温度时期，两种资料差别较大，例如6月28日，温度场处于谷值时加密探空资料描述的温度偏低，而在最高温度时EC再分析资料描述的温度偏高；对于位势高度场的分析(图7(b))，总体而言，加密探空资料与EC再分析资料相比总体偏高；由图7(c)可知，两种资料对于相对湿度的分析在平均值附近较为接近，但在一些峰值附近加密探空资料描述的相对湿度偏高；对于纬向和经向速度而言(图7(d)，图7(e))，整体两种资料的数值较为接近，但也是在一些峰值附近差别较大，由图7(d)可知在200 hPa高空均为偏西气流，而由图7(e)可知大部分为偏北气流。由以上分析可知在高空200 hPa上，加密探空资料与EC再分析资料总体得到的结果较为一致，但在一些极端值方面有一定的差异。
图8为2013年6月北京站500 hPa上加密探空资料与EC再分析资料的温度、位势高度、相对湿度、纬向速度以及经向速度的对比分析。由图8(a)可知，500 hPa上，两种资料对于温度的描述较为一致，只是在个别极值附近有差异；图8(b)为500 hPa上位势高度的分析，可知加密探空资料描述的位势高度普遍大于EC再分析资料，在极值区附近差异尤其明显；图8(c)为相对湿度，由图可知，与200 hPa相比，由于受地形等因素的影响增大，相对湿度的变化幅度增大；通过两种资料的对比分析可知，在平均值附近两种资料的对相对湿度的描述较为一致，同样在极值附近差异较为明显，且加密探空资料在数值上普遍高于EC再分析资料；由图8(d)、图8(e)可知，500 hPa上，纬向环流普遍为偏西气流，且在风速较小的时候两种资料的差异较小，随风速的增大，两种资料的差异也逐渐增大，通过对图8(e)的分析可知，进入夏季后，南北气流的交汇进一步增大，且当经向环流是偏南气流时，两种资料的差异较为明显。由以上分析可知，相比于200 hPa，500 hPa上加密探空资料与EC再分析资料的差异进一步增大，且在极值区附近差异最明显。
图9为北京站6月850 hPa上加密探空资料与EC再分析资料的温度、位势高度、相对湿度、纬向速度以及经向速度的对比分析。图9(a)为850 hPa上两种资料的温度对比分析，由图可知，随高度的降低，两种资料的差异变得显著，尤其是在峰值附近差异较大，最大可达到8℃左右；图9(b)为位势高度的对比分析，总体而言，两种资料的差异逐渐增大，且加密探空资料对位势高度的描述在数值上平均高于EC再分析资料；图9(c)为相对湿度的分析，随着位势高度降低，受地形、降水等因素的影响加大，相对湿度随时间的变化幅度也较大，最大可达到95%，最小为25%，而两种资料对相对湿度描述的差异性也逐
Figure 7. Cryptographic soundings and EC reanalysis data (a) Temperature (unit: ˚C), (b) Geopotential height (unit: gpm), (c) Relative humidity (unit: %), (d) Latitudinal velocity (unit: m/s), (e) Longitudinal velocity (unit: m/s) Day-by-day variation at 200 hPa of Beijing Station on 7th June, 2013
图7. 2013年6月北京站200 hPa加密探空资料与EC再分析资料(a) 温度(单位：℃)，(b) 位势高度(单位：gpm)，(c) 相对湿度(单位：%)，(d) 纬向速度(单位：m/s)，(e) 经向速度(单位：m/s)逐日变化
Figure 8. Cryptographic soundings and EC reanalysis data (a) Temperature (unit: ˚C), (b) Geopotential height (unit: gpm), (c) Relative humidity (unit: %), (d) Latitudinal velocity (unit: m/s), (e) Longitudinal velocity (unit: m/s) Day-by-day variation at 500 hPa of Beijing Station on 7th June, 2013
图8. 2013年6月北京站500 hPa加密探空资料与EC再分析资料(a) 温度(单位：℃)，(b) 位势高度(单位：gpm)，(c) 相对湿度(单位：%)，(d) 纬向速度(单位：m/s)，(e) 经向速度(单位：m/s)逐日变化
Figure 9. Cryptographic soundings and EC reanalysis data a) Temperature (unit: ˚C), b) Geopotential height (unit: gpm), (c) Relative humidity (unit: %), (d) Latitudinal velocity (unit: m/s), (e) Longitudinal velocity (unit: m/s) Day-by-day variation at 850 hPa of Beijing Station on 7th June, 2013
图9. 2013年6月北京站850 hPa加密探空资料与EC再分析资料(a) 温度(单位：℃)，(b) 位势高度(单位：gpm)，(c) 相对湿度(单位：%)，(d) 纬向速度(单位：m/s)，(e) 经向速度(单位：m/s)逐日变化
渐增大，在峰值附近最为明显；图9(d)、图9(e)为加密探空资料与EC再分析资料对纬向速度以及经向速度的对比分析，由图9(d)可知，由于高度降低，近地面层的摩擦拖曳作用的影响增大，偏东、偏西气流在零线附近波动，正距平和负距平分布较均匀；而由图9(e)可知，对于经向环流而言，大部分仍以偏北气流为主，但地形的影响也明显加大，从两种资料的对比分析上可以发现，在风速较小的情况下两种资料差异较小，吻合度较高，随风速的增大，两种资料的差异也显著增大。总体而言，加密探空资料与EC再分析资料在数值较小、高度较低时差异较小，而随着高度升高以及数值的增大，两种资料的差异也显著增大。
3.3. 加密探空资料对变量场垂直演变特征的评估
为了分析加密探空资料对各个气象要素场垂直特征的描述能力，时间上随机选取2013年6月，站点上随机选取南京站，与同一时间EC格点资料中提取的南京站再分析数据进行对比分析，在图10中可以看到加密探空资料的各项气象要素的平均值垂直变化趋势与格点插值为站点的EC再分析资料的垂直变化趋势基本上是一致的，但有些气压层的平均值也有点很小的差异。图10(a)中明显看出，加密探空资料的平均温度与EC的平均温度随气压层变化而温度变减小的趋势是一模一样的。还有在1000 hPa、600 hPa、300 hPa、200 hPa重合在一起，在加密探空资料与EC再分析资料的最高温度出现在于1000 hPa，温度达到26℃左右；同样最低温度出现于100 hPa，最低温度达到−72℃左右。而在900 hPa和800 hPa上的平均温度有一点差异，在900 hPa上加密探空的平均温度比EC低于4℃~5℃；在800 hPa上低于1℃~3℃。在图10(b)中加密探空的平均位势高度与EC平均位势高度在图中显示一样的，但在实际的数据上加密探空资料的各个气压层的平均位势高度比EC的高了20 gpm左右。在图中各个气压层的平均位势高度很明显的看得出来，但1000 hPa位势高度有点不明显。1000 hPa加密探空资料的平均位势高度有66 gpm，EC的有48 gpm。在图10(c)中看到加密探空资料与EC的月平均相对湿度的垂直廓线的趋势变化是一致的；只是在个气压层的平均相对湿度的百分率有点相差，但不相差不大。在600 hPa~100 hPa的各层与EC相差在50%以内，1000 hPa~700 hPa的各层与EC相差在2%以内，尤其在900 hPa和800 hPa与EC几乎是相同。在两个资料的相对湿度最高出现于900 hPa，相对湿度达到79%。在图10(d)中两个资料的月平均的纬向风速u的垂直廓线的变化趋势是一致的。在1000 hPa和900 hPa吹东风，其它气压层都吹西风；在200 hPa上出现了最高风速达到18 m/s；在800 hPa出现最低风速0.3 m/s几乎已静止风。在800 hPa上出现了最大的风速相差，加密探空资料比EC只大了1 m/s。而另外几个气压层基本一致，还有像300 hPa的风速大小就是相同。在图10(e)中加密探空资料的经向风速v的垂直廓线的趋势与EC是一致的。在700 hPa、600 hPa、200 hPa、100 hPa吹北风，其它气压层吹南风；在300 hPa上出现最大的相差，但相差不到1 m/s，加密探空资料数值上比EC低约1 m/s。而在100 hPa、500 hPa、800 hPa、1000 hPa的风速的大小基本一致。
4. 小结
加密探空资料无论在天气预报还是数值预报中均为最基本和最重要的一类数据，而其加密探空资料的质量对同化分析及天气预报有直接影响。本文利用加密探空观测资料与EC再分析探空资料和NCEP FNL资料进行各个气象要素在空间上的分布、时间的分布模拟的凝合成度进行比较，得到如下结论：
1) 空间分布上，与NCEP FNL观测资料相比，加密探空资料对500 hPa环流场的描述能力较好，其次是700 hPa，但对于我国低纬度地区的高位势区的描述范围上偏大，对于850 hPa的环流场的描述有一定的误差，表现为对我国东部平原区的描述在数值上偏大，对我国西部高原地区的描述在数值上偏小，但由于西部大部分地区海拔较高，850 hPa可能处于地下，因而可能会受到资料外插带来误差的影响；
Figure 10. Dense sounding data with EC reanalysis data (a) Temperature (unit: ˚C); (b) Geopotential height (unit: gpm); (c) Relative humidity (unit: %); (d) Latitudinal velocity (unit: m/s); (e) Longitudinal velocity (unit: m/s) Monthly average of vertical height of Nanjing Station on 7th June, 2013
图10. 2013年6月南京站加密探空资料与EC再分析资料。(a) 温度(单位：℃)；(b) 位势高度(单位：gpm)；(c) 相对湿度(单位：%)；(d) 纬向速度(单位：m/s)；(e) 经向速度(单位：m/s)垂直高度月平均
2) 温度场方面，加密探空资料能够体现出温度分布南高北低的大致形态，在平原地区，能够体现出夏季我国气温分布的气候特征，数值和范围上略偏小，对于500 hPa青藏高原暖中心的体现略有欠缺；相对湿度方面，与FNL资料相比，加密观测资料对850 hPa的描述能力较好，能够体现出相对湿度东北–西南走向的分布形态，但对东南地区相对湿度的描述早范围和数值上均偏大，对于700 hPa的描述在数值上偏小，在范围上偏大，对于500 hPa的描述对于华北和江淮地区偏大，对于华南沿海地区偏小；
3) 纬向环流方面，加密探空资料在平原地区的分析与NCEP FNL资料较为一致，都能够反应出纬向风夏季的特征；但对于青藏高原、云贵高原以及西南地区地形起伏较大，加密探空资料就不能更好的表征地形对纬向风的影响，且随高度降低越明显。两种资料在分析大范围的形势上所表征的意义较为一致，但在小范围尤其是受地形影响较大的地区NCEP FNL再分析资料更为准确细致；经向环流方面，与观测资料整体上一致，但在一些高原山地地区由观测资料得出的经向速度更为细致精确；
4) 时间演变上，在高空200 hPa上，加密探空资料与EC再分析资料总体得到的结果较为一致，但在一些峰值方面有一定的差异；相比于200 hPa，在500 hPa上加密探空资料与EC再分析资料的差异进一步增大，且在峰值区附近差异最大；850 hPa上，加密探空资料与EC再分析资料相比数值偏小、高度较低时差异相对较大，而随着高度升高以及数值的增大，两种资料的差异也显著增大。从变量上来说，加密探空资料对纬向环流和经向环流的描述能力较好，对于位势高度以及相对湿度的描述能力稍差。
5) 垂直演变上，在温度、位势高度和纬向环流的描述能力较好，对于经向环流以及相对湿度的描述能力稍差。
总体而言，通过加密探空观测资料与EC再分析探空资料和NCEP FNL以及EC资料进行各个气象要素在空间上的分布、时间、垂直的分布模拟的凝合成度进行比较，发现加密探空观测资料虽然和再分析资料相比有一些细节上的差异，但基本上能够抓住各变量在各高度层上的特征，本文的分析为更好地使用该资料提供了一定的依据。
NOTES
*通讯作者。