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研究青藏高原气候特征的重要性不言而喻,但是复杂的地势条件限制了常规资料观测。GPS掩星资料凭借其高精度、高垂直分辨率、全天候和全球分布等优点,为革新高原数值预报水平,提高长期气候检测能力提供了可能。本文首先利用2007—2013年COSMIC掩星资料和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)分析资料,研究了COSMIC掩星探测的大气折射率、反演的温度和水汽资料,在青藏高原及其周边区域的偏差特征。然后利用无线电探空资料,检验了COSMIC掩星资料在判定青藏高原对流层顶时的适用性,并基于WMO对流层高度的判别方法,分析了青藏高原对流层顶的季节性变化。最后利用COSMIC掩星资料,讨论了不同季节青藏高原的水汽分布情况,并研究了ECMWF分析资料在刻画水汽特征时与之存在的差异。结果表明:在夏季和秋季,高原、西南季风区和东部平原地区,大气折射率在对流层里均存在系统性的正偏差,其中高原偏差最大,在夏季可达0.7%。在冬季和春季,高原地区大气折射率在青藏高原对流层中下部有小的正偏差,而在西南季风区和平原地区对流层中下部有明显的负偏差。温度和水汽是折射率的反演产品,折射率的正偏差对应着温度的负偏差和水汽的正偏差。因此夏季青藏高原地区的温度和相对湿度在夏季的偏差可达-0.5°C和7%。同时,夏季在西南季风区夏季对流层定顶出现了11%的相对湿度的偏差可以11%。对流层下层折射率的负偏差和低层大气多路径效应有关,折射率正偏差和大气中的云水有关。对流层顶附近的相对湿度偏差,则是由于ECMWF模式结果不精确所引入的。COSMIC掩星资料和无线电探空资料判定的对流层高度具有很高的线性相关关系,相关系数高达0.976,平均值偏差为0.448 km,均方根误差为0.672 km,表明COSMIC掩星资料适用于青藏高原对流层顶的研究。整体而言,对流层顶高度呈南低北高的纬向分布特征,在夏季最高,冬季最低。夏季青藏高原为强大的热源,因此高原上空出现了17 km的对流层顶高值区。由于ECMWF分析资料的垂直分辨率较粗,与COSMIC掩星资料协同分析水汽特征时,误差主要出现在对流层顶附近。春季、冬季和秋季,水汽主要分布在低纬地区。夏季,在热源引发的深对流、季风水平输送与南亚高压垂直抬升的共同作用下,青藏高原上空出现了水汽高值区,平、对流层水汽交换活跃。