这篇文档属于类型a，即报告了一项原始研究的学术论文。以下是对该研究的详细介绍：
作者与发表信息
该研究由Paul Poli和Pascal Brunel共同完成，分别来自法国的Météo-France海洋气象中心和空间气象中心。研究发表于2018年的《Advances in Space Research》期刊第62卷，页码为245-264。
学术背景
该研究的主要科学领域是大气遥感与气候再分析。研究的背景源于早期卫星探测器（如Nimbus-4 IRIS和Nimbus-6 HIRS）收集的数据，这些数据在20世纪70年代为大气研究提供了宝贵的资源。然而，由于技术限制，这些数据的质量控制和再分析应用一直存在挑战。随着现代技术的发展，研究人员希望重新审视这些早期数据，评估其质量，并将其与现代再分析数据（如ERA-40和ERA-20C）进行比较，以揭示再分析数据的系统误差和随机误差。
研究的主要目标包括：
1. 对Nimbus-4 IRIS和Nimbus-6 HIRS的数据进行新的质量控制，筛选出错误或可疑的数据。
2. 利用现代辐射传输模型（如RTTOV）对晴朗天空下的辐射传输进行快速计算。
3. 应用现代云检测方法（如McNally和Watts的算法）对早期数据进行分析，评估其与当前云气候学知识的一致性。
4. 通过比较早期卫星数据与再分析数据，揭示再分析数据的潜在误差，特别是ERA-40在1970年代可能存在的虚假增温现象。
研究流程
研究流程包括以下几个主要步骤：
数据获取与质量控制
- 从NASA GES DISC获取Nimbus-4 IRIS（1970年）和Nimbus-6 HIRS（1975年）的数据。
- 通过仪器健康状态记录和其他数据检查，提出新的质量控制方法，筛选出错误或可疑的数据。例如，剔除负辐射值、光谱变化不足的数据以及地理定位错误的轨道数据。
- 对IRIS和HIRS数据分别进行质量控制，最终分别剔除了约20%和14%的数据。
辐射传输模拟
- 使用ERA-40和ERA-20C再分析数据作为输入，通过RTTOV模型进行晴朗天空下的辐射传输模拟。
- 为了适应1970年代的大气条件，调整了RTTOV模型中的二氧化碳浓度（IRIS为325 ppmv，HIRS为331 ppmv）。
- 对IRIS和HIRS的仪器响应函数（ISRF）进行数字化处理，并生成新的辐射传输系数。
云检测
- 应用现代云检测方法（如McNally和Watts的算法）对IRIS数据进行分析，生成云覆盖图，并与当前云气候学知识进行比较。
- 对于HIRS数据，由于通道数量较少，采用了基于窗口通道亮度温度差异的代理云检测方法。
数据比较与分析
- 将IRIS和HIRS的观测数据与再分析数据的辐射传输模拟结果进行比较，计算亮度温度差异。
- 通过分析差异的均值和标准差，评估再分析数据的精度和系统误差。
- 特别关注ERA-40在1970年代可能存在的虚假增温现象，并通过气候模型集成（如ERA-20CM）验证这一发现。
主要结果
云检测结果
- 应用现代云检测方法后，IRIS数据的云覆盖图与当前云气候学知识一致，特别是在地中海、南太平洋等区域的晴朗天空检测结果与ATSR数据相符。
- 使用ERA-40作为背景信息的云检测结果比ERA-20C更保守，表明ERA-40可能更准确地反映了云的分布。
亮度温度差异
- 对于IRIS数据，ERA-40的亮度温度差异标准差小于ERA-20C，表明ERA-40在天气尺度上的精度更高。
- 对于HIRS数据，ERA-40在1975年的亮度温度差异均值显著高于ERA-20C，表明ERA-40在1970年代可能存在虚假增温现象。
再分析数据的系统误差
- 通过比较IRIS和HIRS数据与ERA-40和ERA-20C的差异，发现ERA-40在1970年代可能存在虚假增温现象，特别是在对流层上部。
- 这一现象可能与ERA-40在1970年代引入的观测数据（如VTPR）及其偏差校正错误有关。
结论与意义
该研究通过对早期卫星数据的重新分析，揭示了ERA-40再分析数据在1970年代可能存在的虚假增温现象，这一发现对理解再分析数据的系统误差具有重要意义。此外，研究提出的质量控制方法和云检测算法为未来处理类似历史数据提供了参考。研究还展示了如何利用现代技术重新审视早期数据，从而为气候监测和再分析提供新的见解。
研究亮点
- 数据质量控制：提出了新的质量控制方法，有效筛选出早期卫星数据中的错误或可疑数据。
- 云检测方法：应用现代云检测方法对早期数据进行分析，生成与当前云气候学知识一致的云覆盖图。
- 再分析数据评估：通过比较早期卫星数据与再分析数据，揭示了ERA-40在1970年代可能存在的虚假增温现象。
- 技术应用：展示了如何利用现代辐射传输模型和云检测算法重新分析早期数据，为气候研究提供了新的工具和方法。
其他有价值的内容
研究还探讨了未来工作的方向，包括利用与早期探测器共轨的成像仪改进云检测、使用多云辐射传输模拟进行比较，以及考虑新一代再分析数据（如JRA系列）的潜在应用。这些方向为未来的研究提供了重要的参考。