地基微波辐射计数据的质量控制及基于云天样本的参数反演研究

发布时间：2020-06-18 19:43

【摘要】：本文围绕地基微波辐射计的数据质量控制和反演应用两方面展开工作。先对两种辐射传输模式MWGRND与monoRTM进行了对比,基于辐射传输方程MWGRND得到的模拟数据对辐射计工作状态进行了判断。接着对“晴空”、“云天”样本进行筛选并利用“晴空”样本建立系统偏差订正方案,对观测亮温进行系统偏差质量控制。然后针对“云天”样本进行二次质量控制,再反演云参数和大气温湿廓线。首先,结合NCEPFNL逐6小时再分析资料得到大气层结数据,与地基微波辐射计进行时间匹配后得出全样本。利用NCEP FNL层结资料代入辐射传输模式MWGRND,计算晴空条件下的模拟亮温,对全样本的观测数据和模拟数据进行一致性分析,判断微波辐射计在观测期间的工作状态。其次,根据全样本的一致性分析得出“晴空”、“云天”的筛选方法,即“最小亮温群法”和“最大亮温群法”,根据筛选的“晴空”样本建立系统偏差订正方案,对全样本进行系统偏差订正质量控制。最后,根据系统偏差订正后的亮温数据筛选出“云天”样本,分析探讨“云天”条件下的下行辐射亮温度与云参数、温湿廓线的关系,将“云天”的亮温度分为“大气的辐射贡献”和“云的辐射贡献”两部分,根据不同的反演目的进行二次质量控制。反演云参数时基于“云的辐射贡献”部分使用多元线性回归法反演。反演温湿廓线时先进行“云影响订正”,剔除“云的辐射贡献”再利用“大气的辐射贡献”部分使用神经网络法反演。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P407.7
【图文】：

得到观测目标的亮度温度，最终根据不同的反演方法得到人类感兴趣的观测目标各方逡逑面的物理信息和特性［４８］。逡逑典型中纬度大气下几个不同海拔高度上的大气吸收光谱如图２．２所示［３］。逡逑１邋一逦ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ邋ｔｕｎｉｎｇ邋ｒａｎｇｅｓ逡逑－逦Ｈ邋－一逡逑Ｊ邋－逦ｔｏｔａｌ邋ａｔ邋＾０１３邋ｍｂ邋／ｊ＾！逦＼逡逑￣0逦ｔｏｔａｌ邋ａｔ邋５００邋ｍｂ逦一＾三＾＾一寸邋Ｉ邋％邋ｏｘｙｇｅｎ逡逑0邋—逦＊邋ｊ邋ｃｌｏｕａ邋ｌｉｑｕｉｄ邋＼逦１０１３邋ｍｂ逡逑ｔ逦／／Ｗａ，ｅｒａ，＋１５Ｃ＼＼逦逡逑§逦－逦／ｌ＜邋ｒ？ｉ３ａｒ逦二■／一一一逡逑Ｉ邋户；＼N一邋一二二 七逦＼＼逡逑°逦＾邋／逦／邋一邋．．．邋ｊ逦＼逦、、、逡逑／／邋ｗａｔｅｒ邋ｖａｐｏｒ逦＼逦、逡逑／邋／邋ａｔ邋５００邋ｍｂ逦？’逦ｙ逡逑？邋／／逦，逦／逦７＾ｎｍ＜逦＼逡逑／／邋ｚ邋＂逦Ｚ’逦＼逡逑－２邋－＼邋ｉ邋｜邋ｉ邋ｉ逦＇￣￣ｉ逦＇邋ｉ邋１邋ｉ邋１邋ｉ邋＞邋ｉ逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，邋ＧＨｚ逡逑图２．２典型中纬度大气在两个不同海拔高度上的吸收光谱逡逑其中，Ｉ０１３ｍｂ是海平面高度上、辐射计天线指向天顶、观测路径上存在厚度为逡逑ｌｋｍ、液水含量为０．５ｇ／ｍ３的云层时的吸收谱线。分别为水汽（Ｈ２Ｏ）、氧气（0２）、和逡逑大气总的吸收谱线。可以看到

计算晴空条件下的模拟亮温。逡逑根据辐射计观测期间收集的４３９时次的ＮＣＥＰＦＮＬ数据，分别使用ＭＷＧＲＮＤ和逡逑ｍｏｎｏＲＴＭ模拟计算“晴空”亮温，时间序列的对比如图２．４所示。逡逑１４０＾逦！逦：逦１逦１逦５５ｆ逦＇逦＇逦＇逦＇逦３逡逑１３0．邋（ａ）２２．２３５ＧＨｚ逦（ｂ）３０．０００ＧＨｚ逡逑６0ｉ逦＾２＾０３＾０４＾逦２５０逦１＾０—￣２＾０—＾０￣￣￣４＾逡逑时次序号逦时次序号逡逑２５０１逦逦逦■逦逦逦逦逦邋逦■逦■逦■逦■￣￣逡逑（ｃ）５３．３４０ＧＨｚ逦３０２邋（ｄ）５５．５００ＧＨｚ逦，逡逑ｆ逦２８６逦ｉ邋—ＭＷＧＲＮＤ逦ｍｏｎｏＲＴＭ：］逡逑２３0邋ＬＩ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦１逦１逦Ｉ逦１逦１邋￣邋ｉ邋１邋—逦ｉ逦ｉ邋￡１逡逑０逦１００逦２００逦３００逦４００逦０逦１００逦２００逦３００逦４００逡逑时次序号逦时次序号逡逑图邋２．４邋ＭＷＧＲＮＤ邋与邋ｍｏｎｏＲＴＭ邋的邋７＾邋对比图逡逑（ａ、ｂ、ｃ、ｄ分别代表第１、８、１３、１７通道）逡逑根据图２．４可以清晰的看出，两个模型模拟计算的结果在第１通道（可以代表１￣３逡逑通道）、第１７通道（可以代表１６￣２２通道）基本重合；在第８通道（可以代表４？８通逡逑道）、第１３通道（可以代表９？１５通道）有一定的偏差，但两者的趋势也非常一致，逡逑其中，ｍｏｎｏＲＴＭ计算的结果小于ＭＷＧＲＮＤ。为了更详细地对比各通道的差异，统逡逑计了两个模型模拟结果的相关系数、拟合系数，及平均值、偏差平均值、偏差最大值、逡逑均方根误差等

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本文编号：2719741