高山滑雪赛场微波辐射计反演大气温湿廓线性能分析

黄明明 邢腾飞 赵文芳 孟慧芳

1 北京市气象数据中心，北京 100089

2 滴滴出行，北京 100193

1 引言

小海坨山位于北京市延庆区张山营镇与河北省赤城县交界处，是北京2022 年冬奥会延庆赛区高山滑雪竞赛场地，国家高山滑雪中心的雪道在此依山而建。高山滑雪被称为冬奥会“皇冠上的明珠”，是最精彩、最刺激的项目，也是所有冬奥会比赛项目中对气象条件要求最为苛刻的赛事之一。小海陀山海拔2198 m，地形地貌复杂，山高坡陡，观测难度大、气象资料积累少，实现冬奥会高标准百米级分钟级气象预报服务具有极大的挑战性（李炬等, 2020）。针对高山滑雪赛场气象保障和服务需求，北京市气象局从2014 年开始在赛区及周边部署地面及探空设备。考虑到地基微波辐射计具有全天候无人值守连续观测的优势，可以弥补气象探空在时间分辨率上的不足（韩珏靖等, 2015; 申翔,2017; Bernet et al., 2017; Zhang et al., 2018），2020年1 月，赛区布设了2 部微波辐射计，用以监测赛场上空大气温度、湿度、水汽密度以及云液态水廓线。这些连续的大气廓线为捕捉中小尺度系统的精细热力结构提供了可能，为气象服务提供有效观测和数据保障（徐桂荣等, 2019）。相关研究也指出（张秋晨等, 2017; Illingworth et al., 2019），高精度大气温湿廓线对深入研究大气特性和改进数值模式的预报能力具有重要作用，研究分析微波辐射计资料反演的大气温湿廓线性能具有重要的现实意义和潜在的实用价值。

近年来，国内外许多学者对地基微波辐射计的反演精度进行了研究，探讨了微波辐射计的优势与不足。孙磊和张涛（2021）用成都温江3 年的RPG HATPRO-G4 型地基微波辐射计和L 波段探空数据，比较了微波辐射计反演和探空观测的气温、相对湿度差异，指出气温的相关性较相对湿度的相关性更好，冬季的气温、相对湿度以及春夏季的气温数据可直接使用，其他季节的需订正后才能使用，特别是相对湿度除晴空和冬季外，其他时段均需订正。孔凡超等（2021）利用冬奥会云顶赛场自动站以及张家口探空资料，分析了微波辐射计反演温湿廓线的精度，发现温度和水汽密度与自动站、探空之间一致性较好，相对湿度略差，温度的平均误差在各层次相对不大，而相对湿度在多数层次上均较大。但该研究主要对微波辐射计反演的0～3 km共21 个高度层温湿廓线进行了分析，未对3～10 km高度上温湿廓线反演精度进行进一步的探讨。李禧亮等（2021）采用统计和小波方法对比分析了张家口赛区微波辐射计和探空资料，研究表明微波辐射计探测的温度最好，水汽含量次之，相对湿度最差，三者从高层到低层表现出疏散到密集的分布特征。许皓皓等（2020）通过使用无人机搭载探空仪实测得到的温度和相对湿度，对微波辐射计反演的温湿度廓线进行了误差定量分析，克服了传统气球探空水平方向漂移问题，但探空高度有限，未覆盖该型号微波辐射计整个探测范围的探测能力。刘建忠等（2012）利用北京大型活动期间的探空和微波辐射计资料，对02:00（北京时间，下同）、08:00、14:00、20:00 的地基微波辐射计反演产品进行了评估，指出微波辐射计探空精度受降水影响较大，20:00 误差小一些，分析过程主要针对的是特定层高度。张文刚等（2017）利用武汉观象台的加密探空资料，讨论了有无降水时微波辐射计的探测精度及08:00、14:00、20:00 探测偏差的变化特征，由于降水对比样本数较少，结果可能会存在一定的系统误差。上述利用探空资料评估微波辐射计反演产品的研究中，部分研究（孔凡超等, 2021）中探空观测站与微波辐射计均是不同址的。事实上，就地基微波辐射计和探空观测站不同址时，微波辐射计反演产品评估问题，张秋晨等（2017）利用与L 波段探空站具有不同直线距离的RPG-HATPRO-G3 型号微波辐射计，开展了三时段微波辐射计反演精度对比试验。该试验中第一时段处于调试阶段的微波辐射计紧靠章丘L 波段探空站，第二、三时段内，基本稳定运行和稳定运行的微波辐射计距离章丘探空站约50 km，试验发现第二、三时段虽然微波辐射计距离探空站较远，但温度和水汽密度数据相关性和误差均较A 时段好，相对湿度在3 个时段离散度均较大，没有一定相关性。也就是说，探空观测站虽与微波辐射计不同址，但是稳定运行的微波辐射计反演温度和水汽密度与探空资料仍具有好的相关性，相对湿度无论是否同址离散度均较温度和水汽密度大。

虽然国内外对地基微波辐射计的反演精度进行了较多研究，但以往大部分研究主要集中在利用探空资料评估微波辐射计反演产品，而对比同址不同高度自动站资料的分析研究尚少。本文利用2021年1～10 月自动气象站资料、北京南郊L 波段探空数据对同期延庆赛区高山滑雪赛场MP-3000A 型地基微波辐射计反演的温湿廓线，按照不同时次、不同天气（有无降水）等条件进行分类对比分析，探讨微波辐射计的反演温湿廓线的精度及在赛场的适用性。

2 数据与方法

2.1 使用资料

本文使用的地基微波辐射计位于北京延庆赛区高山滑雪赛场竞技3 号站点，海拔1519.8 m。该设备是美国Radiometrics 公司生产的MP-3000A 型，由35 个观测通道组成，利用自带的神经网络算法实时自动反演得到0～10 km 高度的58 层要素廓线数据，包括温度、相对湿度、水汽密度及液态水含量。地基微波辐射计观测的时间频率近似每分钟一组，廓线的空间垂直分辨率在0.5 km 以下为50 m、0.5 km 至2 km 为100 m，2 km 以上为250 m，即0～0.5 km 范围内每50 m 设一层，0.5～2 km 范围内每100 m 设一层，2～10 km 范围内每250 m 设一层。

高山滑雪赛场海拔落差较大，赛道起点位于山顶，终点在山谷，落差高达900 m。其中赛场的竞速5 号站（海拔高度为1669.1 m）、竞技2 号站（海拔高度为1770 m）、竞速4 号站（海拔高度为1839.9 m）、竞速3 号站（海拔高度为1925 m）、竞速2 号站（海拔高度为2050 m）和竞速1 号站（海拔高度为2177.5 m），与微波辐射计（海拔高度为1519.8 m）的水平距离分别为360 m、572 m、715 m、961 m、1043 m 和1349 m，垂直方向分别位于微波辐射计上方149.3 m、250.2 m、320.1 m、405.2 m、530.2 m 和657.7 m 的位置。自动站均可观测温度、相对湿度、气压、风等气象要素，观测时间间隔为1 min。

探空数据利用北京南郊观象台的L 波段探空秒级资料，该探空站海拔高度为34 m，距离高山滑雪赛场微波辐射计的直线距离为84.7 km。该站每日两次施放探空气球，进行温度、压强、湿度和风等气象要素的观测，时间为07:15 和19:15，使用的探空仪为数字GTS1 型数字式探空仪。

2.2 分析方法

本文主要对高山滑雪赛场地基微波辐射计反演的温度和湿度廓线进行精度分析。为了进一步考察微波辐射计反演数据在赛场的适用性，不仅对比分析探空和微波辐射计反演的温度、相对湿度之间的相关系数、平均偏差、平均误差及均方根误差，并且分析了赛场不同海拔高度的地面自动站与微波辐射计反演的温度、相对湿度之间的相关系数、平均偏差、平均误差及均方根误差。

开展微波辐射计、探空和地面自动气象站温度和相对湿度的对比分析，应在时空一致的前提下进行，所以需对这些资料先进行时间和空间的相应处理（范艺等, 2016; 谢慧玲等, 2018）。

2.2.1 时空同步

由于微波辐射计只在0～10 km 高度的58 个高度层上有数据，且1 min 左右就可得到一次观测数据。而探空气球上升至10 km 高度需要大约27 min，所以选取07:15 至07:42 和19:15 至19:42 微波辐射计温度和相对湿度平均值作为08:00 和20:00 的整时值，与对应的08:00 和20:00 探空廓线及自动气象站数据匹配。

探空秒级数据使用的是位势高度，而微波辐射计反演数据使用的是几何高度，两者存在误差（崔喜爱等, 2017; 乔贺等, 2019），空间同步前必须进行高度转换。文中将位势高度转换为几何高度，计算公式（中国气象局, 2010）如下：

其中，Z为几何高度（单位：m），H为位势高度（单位：gpm）， ϕ为地理纬度，gϕ0为纬度是 ϕ海平面处的重力加速度。R为地球半径，取值6371000 m；g为标准重力加速度，取值9.80665 m/s2。

利用公式（1）将探空位势高度转换为几何高度后，参考微波辐射计58 个高度层，采用3 次样条插值方法对探空的温度和相对湿度数据进行插值处理，插值到微波辐射计0～10 km 廓线上的对应58 个高度层上，保证数据的高度一致，将探空廓线与对应层次上匹配的微波辐射计廓线进行比较。此外，考虑到自动站海拔高度，将竞速5 号站和竞技2 号站观测数据分别与微波辐射计0.15 km 和0.25 km 高度反演数据进行对比。

2.2.2 误差标准

为客观准确评估微波辐射计温湿廓线的精度，采用衡量两随机变量之间线性相关程度的相关系数（Correlation Coefficient, CC）、反映数据离散程度的均方根误差（Root-Mean-Squared Error, RMSE）、体现测量值准确度的平均偏差（Average Deviation,AD）以及体现设备由于结构不完善或未经标校等原因而产生的平均误差（Mean Error, ME），评估微波辐射计与探空或自动站的趋势吻合度、测量精度、准确度和系统偏差，计算公式如下：

其中，xi为辐射计某一高度层温度或相对湿度的反演结果，为辐射计反演结果的平均值，yi为对应高度层上的探空测量值，为探空测量平均值，n为探测次数。

3 对比结果分析

3.1 总体情况

采用前述的时空同步处理方法，在2021 年1 月2 日至10 月31 日期间，利用个人编写的python 程序自动进行时空同步处理，匹配得到的0～10 km全部58 个层次上的同时刻（08:00、20:00）的微波辐射计和探空数据对共52548 对，匹配得到的微波辐射计和自动站数据对为1714 对。分别对这52548 对、1714 对的大气温度和相对湿度进行整体对比分析，结果如表1。由表1 可见，辐射计反演的温度与自动站和探空观测温度的相关系数分别为0.97 和0.93，均能通过置信度为0.001 的显著性水平检验，说明微波辐射计反演温度与自动站和探空观测均有很好的一致性。微波辐射计与自动站、探空站温度的平均误差分别为0.84°C 和0.21°C，均方根误差分别为2.8°C 和4.58°C，与探空站平均偏差为3.5°C，与自动站平均偏差仅为1.93°C，这也就表明微波辐射计反演的温度与实况的误差不大，可用性较好。相比于温度，在近地面层微波辐射计和自动站的相对湿度的一致性稍逊，两者的相关系数为0.81，但能通过置信度为0.001 的显著性水平检验，平均误差为-4.54%，均方根误差为16.61%，平均偏差为12.39%；但微波辐射计与探空站相对湿度相关系数只有0.36，未能通过0.1 的显著性检验，平均误差为6.4%，平均偏差和均方根误差较大，分别为24.86%和31.71%，这可能与相对湿度时空变化剧烈及微波辐射计距离探空站较远有关。总体来看，微波辐射计反演的相对湿度数据质量明显不如温度高，离散度较大，可用性总体较差，国内不同地区的对比分析也得出类似结论（张秋晨等, 2017; 张文刚等, 2017; 徐桂荣等, 2019; 孔凡超等, 2021）。

表1 2021 年1 月2 日至10 月31 日期间08:00 和20:00 冬奥会延庆赛区高山滑雪赛场微波辐射计与自动站及北京南郊观象台探空温度和相对湿度平均状况Table 1 Mean temperature and relative humidity retrieved by microwave radiometer with radiosonde at Yanqing District Alpine Ski Field of the Winter Olympics and automatic stations at 0800 LST and 2000 LST from 2 Jan to 31 Oct 2021

3.2 不同高度层对比

为更好了解微波辐射计反演温度和相对湿度随高度的变化情况，对各高度层同时刻的微波辐射计反演温度、相对湿度与探空观测进行了对比。图1给出了全天候下微波辐射计反演温湿廓线相对探空观测的相关系数、均方根误差、平均偏差和平均误差的各高度层对比结果。

图1 2021 年1 月2 日至10 月31 日冬奥会延庆赛区高山滑雪赛场不同高度上微波辐射计反演和探空廓线温度（左列）和相对湿度（右列）的（a、e）相关系数、（b、f）平均误差、（c、g）均方根误差和（d、h）平均偏差廓线Fig. 1 (a, e) Correlation coefficient, (b, f) mean error, (c, g) root-mean-squared error, and (d, h) average deviation for temperature (left column) and relative humidity (right column) retrieved by microwave radiometer with radiosonde in different heights at Yanqing District Alpine Ski Field of the Winter Olympics

微波辐射计和探空温度的相关系数随高度增加逐渐减小，从地面大值随高度递减到10 km 处的0.7 左右，8 km 以下相关性都在0.91 以上，任一高度层均通过置信度为0.001 的显著性水平检验，这说明两条廓线的吻合度较高（图1a）。平均误差在0.25 km 以下为负值，0.25～2.5 km 平均误差转为正值，表现为先增大后减小趋势，2.5 km 以上整体表现出先减小，后增大，再减小的特点，除10 km高度外，各高度层的平均误差均在2°C 之内（图1d）。均方根误差和平均偏差在3 km 高度以下约为3.39°C 和2.48°C，随高度增加重复呈现出先减（到0.3 km 高度达到最小）后增的特点，3 km 以上，基本呈现出随高度递增的特点（图1b 和图1c）。由图1e 可以看出，相较于温度，相对湿度的相关系数明显偏小，这可能与大气中的相对湿度变化剧烈而温度相对稳定等因素有关。相对湿度的相关系数在2 km 以下随高度递减，3 km 以上整体呈现增大趋势，1.5 km 高度处减小到0.17，但1.5 km 以下，3 km 以上相对湿度均能通过置信度为0.05 的显著性水平检验。4.75 km 以下，相对湿度平均误差整体表现为随高度增加先减小，后增大，再减小的趋势，以上相对比较复杂，增减相间。0.8～1.9 km平均误差明显表现为负值，其他高度均为正值，其中正平均误差极大值23.67%出现在3.75 km 高度，而负平均误差极大值-2.78%出现在1.7 km 高度（图1h）。均方根误差和平均偏差在5 km 以下，大体呈现随高度先减小再增加后减小的趋势，以上相对稍复杂。

由于微波辐射计和探空站不同址，为了进一步了解微波辐射计反演温度和相对湿度随高度的变化情况，利用与微波辐射计同址的地面不同海拔高度自动气象站（与辐射计最大水平间距不超过1.35 km）、不同址探空站对应高度的探空数据和地基微波辐射计反演温度和相对湿度进行对比分析。赛场各自动气象站包括竞速5 号站、竞技2 号站、竞速4 号站、竞速3 号站、竞速2 号站和竞速1 号站，根据自动站海拔高度，将上述6 个自动站、探空站分别与微波辐射计0.15 km、0.25 km、0.3 km、0.4 km、0.5 km、0.6 km 高度资料进行比较，结果如图2 所示。由图2 可见，在0.15～0.6 km 高度，辐射计反演温度与同址自动站、不同址探空观测均具有较强相关性，最小的相关系数仍分别为0.966、0.957，均出现在0.3 km 高度，且都能通过置信度为0.001 的显著性水平检验；在0.15～0.6 km 高度，微波辐射计反演相对湿度和探空的相关性与微波辐射计和自动站相关性总体趋势一致，最小相关系数均出现在0.6 km高度，分别为0.705、0.675。在0.15～0.6 km 高度，微波辐射计反演温度与探空、自动站的均方根误差和平均偏差随高度增加均呈现相反趋势，其中微波辐射计与自动站的最大均方根误差和平均偏差为4.42°C、3.79°C，微波辐射计与探空的最大均方根误差和平均偏差为2.97°C、2.02°C，均方根误差和平均偏差最大相差仅为1.45°C、1.77°C。微波辐射计反演相对湿度和探空的均方根误差、平均偏差与微波辐射计和自动站的均方根误差、平均偏差在0.15～0.6 km 高度随高度的总体变化趋势一致。由于本次对比试验，限于探测设备探空高度有限，探究了在0.15～0.6 km 高度，微波辐射计反演温度、相对湿度与不同址探空、同址自动站的相关系数、均方根误差、平均偏差的变化情况。因此，有待进行0.6 km 高度以上微波辐射计反演温度和相对湿度与不同址探空观测、同址自动站或者其他探空设备的对比试验和研究。

图2 2021 年1 月2 日至10 月31 日冬奥会延庆赛区高山滑雪赛场不同高度上微波辐射计反演温度和湿度廓线与自动站、探空廓线的对比Fig. 2 Comparison of error statistics for temperature and relative humidity retrieved by microwave radiometer with automatic stations and radiosonde in different heights at Yanqing District Alpine Ski Field of the Winter Olympics

3.3 不同时次及天气条件对比

为了进一步探讨不同时次微波辐射计反演温度和相对湿度的性能以及降水对微波辐射计反演温度和相对湿度性能的影响，针对不同时次（08:00、20:00）及不同天气条件（降水、无降水）微波辐射计反演的温度和湿度廓线与探空数据进行对比分析。样本的有无降水分类利用微波辐射计带有的降水传感器，若数据为0 时判断为无降水，若数据为1 时判断为有降水。通过此方法，分别得到有降水情况下，08:00 的微波辐射计和探空数据的对比廓线样本数70 组，其中温度、相对湿度样本分别为35 组，20:00 共有80 组，温度和相对湿度样本分别为 40 组；无降水情况下，08:00 有380 组，其中温度和相对湿度样本分别为190 组，20:00 共有376 组，温度和相对湿度样本分别为188 组。

图3 给出了有无降水天气条件下，两个时次微波辐射计与探空温度廓线的相关系数、平均误差、均方根误差和平均偏差分布。由图可见，无降水时，0.8 km 高度以下，08:00 和20:00 相关系数均在0.91 以上，两个时次温度相关性相似，随高度上升呈现递减趋势，在低空的相关性较高，尤其是20:00 在0.5～1.7 km 高度相关系数均为0.97；有降水时，2 个时次相关系数随高度变化相比无降水时更复杂，变化幅度大。相对而言，有降水时20:00随高度变化较08:00 的幅度小一些，基本维持在0.85 左右（图3a）。由相关系数分布可以看出，在有无降水这两种天气状况下，微波辐射计反演温度与探空观测值在低层相关性较好。由图3b 不难发现，无降水时，两个时次平均误差随高度的变化表现出2 个极大值、1 个极小值的特点。8 km 高度以上变化规律比较明显，随高度增加负向增大，20:00 的平均误差大于08:00。8 km 高度以下，相对比较复杂，总体上看，08:00 的平均误差相对大一些。降水天气情况下，两个时次的平均误差分布趋势类似，在多数高度上温度平均误差大于无降水条件，在水汽较为集中的低层，微波辐射计反演温度明显偏大，尤其在1.4 km 附近，08:00 二者差值达到4.7°C。无降水时温度的均方根误差在450 m以下受降水影响小，且其随高度增加呈现增大趋势；在450 m 高度以上，有降水时两个时次温度的均方根误差明显大于非降水时（图3c）。相同天气条件下（有降水或无降水），两个时次的温度平均偏差几乎同时增大或减小，有较一致的变化趋势，0.5 km 以上两个时次温度的平均偏差大于非降水条件（图3d）。

图3 2021 年1 月2 日至10 月31 日冬奥会延庆赛区高山滑雪赛场有降水和无降水情况下微波辐射计反演温度廓线与探空廓线在08:00 和20:00 的（a）相关系数、（b）平均误差、（c）均方根误差、（d）平均偏差对比Fig. 3 Comparisons of the (a) correlation coefficient, (b) mean error, (c) root-mean-squared error, and (d) average deviation for temperature profiles with and without rain effect for temperature retrieved by microwave radiometer with radiosonde at 0800 LST and 2000 LST at Yanqing District Alpine Ski Field of the Winter Olympics

图4 给出了有无降水天气下，两个时次微波辐射计与探空相对湿度廓线的相关系数、平均误差、均方根误差和平均偏差分布。由图4a 可以看到，无降水时，两个时次微波辐射计与探空相对湿度的相关系数在1.6 km 以下随高度呈现递减的特点，其他基本呈现阶梯型递增的趋势，1.7～3.75 km 之间甚至出现负相关，可能是微波辐射计对相对湿度的探测受云层影响出现不稳定，或是反演方法没有充分考虑云层影响的处理，有待改进和提高。有降水时，两个时次相关系数随高度的变化相对无降水时更复杂，08:00 和20:00 随高度变化近似反相位，特别是08:00 微波辐射计反演得到的相对湿度在1.7～4 km 高度呈负相关。由微波辐射计和探空的平均误差图（图4b）可以发现，相同天气条件下，两个时次微波辐射计和探空的相对湿度平均误差变化趋势一致。不同天气条件下，两个时次相对湿度平均误差随高度变化不一样：无降水时，两个时次大体上皆为正误差，2～5 km 高度之间偏湿较明显，表现为先增大后减小趋势，2 km 以下、5 km 以上呈现按阶梯型减小趋势；有降水时，两个时次平均误差呈现先减小后增大趋势，在0.8～5 km 高度之间平均误差均为负，其余为正。总体而言，在有无降水这两种天气条件下，整体上20:00 的相对湿度平均误差小于08:00。无降水时，相对湿度均方根误差在5 km 以下，两个时次均呈现出随高度增加先减小后增大再减小趋势，5 km 以上呈现阶梯型递减的特点，在2～4 km 高度之间的均方根误差相对较大，且20:00 较大一些。降水时，0.45～4.75 km及8.25 km 以上，相对湿度在08:00 均方根误差大于20:00，微波辐射计在08:00 的探测精度偏低。降水天气下，相对湿度在多数高度两个时次的均方根误差和平均偏差大于无降水时，但在低层大气中多数高度均方根误差和平均偏差较无降水时明显减小：08:00 2.5～4 km 和20:00 0.4～4 km 高度间，均方根误差和平均偏差较无降水条件减小，且20:00 减小幅度更大些；在0.04 km 高度以下，08:00相对湿度的平均偏差降水天气较无降水时减小。

图4 同图3，但为相对湿度Fig. 4 Same as Fig. 3, but for relative humidity

4 小结

本文利用自动站、探空观测资料对地基微波辐射计反演大气温湿廓线的误差进行了分析，得到如下结论。

（1）就0～10 km 全部58 个层次，总体上微波辐射计反演得到的温度与自动站、探空观测的相关系数均超过0.93，达到0.001 显著性水平，与自动站和探空均有较好的一致性，误差范围相对较小，可用性较好。相比于温度，微波辐射计反演得到的相对湿度和自动站的一致性稍逊，相关系数为0.81，能通过置信度为0.001 的显著性水平检验；与探空站的相关系数只有0.36，未能通过0.1 的显著性检验。微波辐射计反演得到的相对湿度与同址自动站的平均误差、均方根误差和平均偏差分别为-4.54%、16.61%和12.39%；与探空的平均误差、均方根误差和平均偏差依次为6.4%、31.71%和24.86%。这反映出微波辐射计反演相对湿度准确性稍差，可用性弱于温度，有待改进和提高。

（2）在0～10 km 高空，微波辐射计反演温度与探空观测值在各个高度层均为显著正相关，保持了较好的一致性，且低层相关性高于高层；各个高度层（除10 km 外）平均误差均在2°C 之内，均方根误差和平均偏差在3 km 高度以下约为3.39°C和2.48°C，3 km 高度以上基本呈现随高度递增的趋势。相对湿度廓线之间的相关性明显不如温度，2.75～3.5 km 高度表现出负相关，但在1.5 km 以下，3 km 以上高度均能通过置信度为0.05 的显著性水平检验；均方根误差和平均偏差在各个层次都明显较温度大，平均误差在多数层次上均较大，最大可达23.67%。可看出微波辐射计反演得到的温度比相对湿度更接近探空。

（3）在0.15～0.6 km 高度，由微波辐射计与同址自动站、不同址探空的相关系数、均方根误差和平均偏差随高度变化来看，微波辐射计反演温度与同址自动站、不同址探空均具有较强相关性，且都能通过置信度为0.001 的显著性水平检验，均方根误差和平均偏差随高度增加均呈现相反趋势，但二者均方根误差和平均偏差最大相差分别仅为1.45°C、1.77°C；微波辐射计反演相对湿度与探空、自动站的相关性、均方根误差、平均偏差随高度的总体变化趋势一致。由于本次对比试验，探空高度有限，有待进行0.6 km 高度以上微波辐射计反演温度和相对湿度与不同址探空、同址自动站或者其他探空设备的对比试验和研究。

（4）由微波辐射计与探空温度廓线的相关系数、平均误差、均方根误差和平均偏差随高度的变化来看，无降水时各个时次随高度变化规律性明显，趋势一致；有降水时，各时次随高度变化较无降水时更复杂，整体看各时次误差比无降水时大。无降水时，相对湿度的相关系数、平均误差、均方根误差和平均偏差随高度变化规律性明显，趋势基本一致；降水破坏08:00 微波辐射计反演相对湿度的正相关性，导致1.7～4 km 高度上的廓线呈负相关。有降水时，在低层大气中多数高度均方根误差和平均偏差较无降水时明显减小：08:00 2.5～4 km 和20:00 0.4～4 km 高度间，均方根误差和平均偏差较无降水条件减小，且20:00 减小幅度更大些。