红外高光谱晴空通道云检测在变分同化中的应用研究

发布时间：2021-06-26 00:00

　　数值天气预报技术的实时化和精细化发展对大气观测提出了新的要求。大气红外探测器（AIRS）作为大气层垂直探测仪器,每天可提供四次全球观测,具有高空间分辨率、高光谱分辨率和高辐射分辨率的特点。AIRS的通道数量多达2378个,直接进行同化会对系统带来巨大的计算压力。其通道之间的高相关性也会对同化效果造成负效应。因此,针对红外高光谱的辐射传输模式出现了一些新方法。本文以适合于红外波段的辐射传输方程为基础,研究了AIRS通道的权重函数分布特点。在红外高光谱资料同化观测算子空间插值转换算法的设计中,由于AIRS通道间权重函数分布较密、锐度较大,原有的线性插值算法会导致通道Jacobian廓线在不同垂直坐标插值中出现了振荡现象,本文通过引入分段线性对数插值方法,改善了插值后Jacobian廓线的性状。由于云对于红外辐射而言可以近似看做黑体,而AIRS完全无云的观测视场只占全部视场的10%左右,因此云检测是资料用于同化之前不可缺少的关键步骤。而对于红外高光谱资料而言,直接丢弃受云污染的视场资料会造成巨大浪费。基于晴空通道的云检测方案可以识别视场中的晴空通道,因而避免了资料浪费并给同化系统带入了云顶之... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全球地面气象测站分布示意图

图 1.2 卫星资料的使用情况和对预报效果的影响(引自 Stephen English, et al, 2012[7])(a) 卫星资料在整个观测资料中所占比例的演变(b)预报场 500hPa 距平相关系数对比图通过同化越来越多的遥感探测资料从而带来数值预报初始场的不断改进年来全球中期数值预报质量不断提高的最主要原因。1987 年世界气象MO)在对第一个十年卫星大气探测资料(TOVS)对天气预报准确率贡献的估后，提出只有当全球大气垂直温度、湿度廓线的探测精度达到无线电平，才可能重大改善当时的天气预报能力[8]。因此，在众多的卫星遥感资料高光谱资料凭借其高空间分辨率和高光谱分辨率的突出优点，成为了所测中对预报误差减小和同化效果改善贡献最大的一种观测资料。

图 1.2 卫星资料的使用情况和对预报效果的影响(引自 Stephen English, et al, 2012[7](a) 卫星资料在整个观测资料中所占比例的演变(b)预报场 500hPa 距平相关系数对比图通过同化越来越多的遥感探测资料从而带来数值预报初始场的不断改进年来全球中期数值预报质量不断提高的最主要原因。1987 年世界气象O)在对第一个十年卫星大气探测资料(TOVS)对天气预报准确率贡献的估后，提出只有当全球大气垂直温度、湿度廓线的探测精度达到无线电平，才可能重大改善当时的天气预报能力[8]。因此，在众多的卫星遥感资高光谱资料凭借其高空间分辨率和高光谱分辨率的突出优点，成为了所测中对预报误差减小和同化效果改善贡献最大的一种观测资料。


本文编号：3250210