星载微波成像仪资料中条带噪音的去除及该资料在气候分析上的应用
发布时间：2021-07-17 15:40
星载微波成像仪能够进行全球、全天候的对地观测,对气象预报,气候研究和环境监测有重要意义。在使用星载微波成像仪观测资料之前,应对其中存在的问题进行分析。已有研究表明,资料的条带噪音会对资料数值同化和降水反演产生不良影响,所以去除微波成像仪资料中的条带噪音尤为重要。由于微波成像仪探测通道多为窗区通道,对地表和降水信息敏感,其观测亮温在海陆边界和降水区附近会出现几十K的梯度变化。这些显著的梯度变化,加大了微波成像仪资料噪音去除的难度。本研究首先针对目前微波亮温资料中普遍存在的条带噪音现象,发展了微波成像仪条带噪音滤除方法,尤其是针对微波成像仪窗区通道,建立了能够克服海陆边界和强降水边缘高亮温梯度影响的新条带噪音滤除方法,并利用多种微波成像仪资料进行了效果检验。随后,本文分析了条带噪音对降水反演准确度和气候变化趋势的影响,并用滤除噪音后的FY-3B微波成像仪（Microwave Radiometer Imager,MWRI）资料结合海冰和欧洲中心再分析资料分析了极地气候变化趋势和4个月振荡现象的时空特征。文章主要内容和结论如下:（1）采用主成分分析法（Principal Component A...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图３．１利用美国标准大气廓线计算的ＧＭＩ各个通道权重函数分布
道１２观测亮温和ＣＲＴＭ模拟亮温之差；（ｄ）通道１３观测亮温；（ｅ）通道１３观测亮温与ＣＲＴＭ模拟??壳温之差。??图３．２为２０１４年８月１７日ＧＭＩ通道１２升轨观测亮温全球分布。如图３．２ａ所示??ＧＭＩ的轨道观测覆盖范围在７０°Ｎ到７０（）Ｓ之间，远大于ＴＭ丨的覆盖范围。不仅可以对??热带地区进行观测，还可以覆盖到中纬度地区。这是由于ＧＰＭ卫星采用了比ＴＲＭＭ卫??星更大的轨道倾角。??从图３．２ａ中可见，ＧＭＩ通道１２的观测亮温在２４５Ｋ到２７５Ｋ之间变化，变化范围??约为３０Ｋ，很难发现只有零点几Ｋ的噪音。为了减小亮温的变化范围，本研宄将图３．２ａ??中的部分区域放大（如图３．２ｂ），并用观测亮温减去模拟亮温（后简称０－Ｂ，如图３．２ｃ）。??这样，在放大区域内，ＧＭＩ通道１２?０－Ｂ范围减小为２６４Ｋ到２７２Ｋ。从图３．２ｂ和３．２ｃ??中可以看到条带噪音沿ＧＭＩ扫描线呈圆弧性分布。??由于通道１３权重函数峰值高度低于通道１２?（图３．１），通道１３的亮温值比通道１２??高９ｋ左右（图３．２ｄ）。在放大区域内
?２７２?－２?－１．５?－１?－０．５?０?０．５?１?１．５?２?Ｖ?７??图３．３图３．２ｂ中观测亮温（ａ）第一，（ｂ）第二和（ｃ）第三主成分。（ｄ）去除条带噪音之前前３个主成??分之和（ｅ）去除条带噪音之后前３个主成分之和；（ｆ）观测亮温减去前三个主成分之后的剩余值。??当ＧＭＩ观测资料中有条带噪音出现时，主成分系数＜?就会随之出现高频抖动。本??研究将采用Ｗｕ和Ｈｕａｎｇ?（２００９ａ，ｂ）的集合经验模态方法（ＥＥＭＤ）来提取ｆ中的高??频分量：??Ｗ／，ｙ?＝ＺＣ／．－〇＇）?＋?／？ａ〇＇）??ｍ＝１?３．３??２５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Liquid Water Path Retrieval Using the Lowest Frequency Channels of Fengyun-3C Microwave Radiation Imager（MWRI）[J]. Fei TANG,Xiaolei ZOU. Journal of Meteorological Research. 2017(06)
[2]风云气象卫星主要技术进展[J]. 唐世浩,邱红,马刚. 遥感学报. 2016(05)
[3]基于风云三号气象卫星微波亮温资料反演东北地区土壤湿度及其对比分析[J]. 王国杰,齐道日娜,王磊,谭,薛峰. 大气科学. 2016(04)
[4]SSM/I极地亮温资料中的4个月振荡现象[J]. 董慧杰,秦正坤. 遥感学报. 2016(03)
[5]基于风云三号微波成像仪的热带气旋强度的多元统计估计方法研究[J]. 张淼,邱红,方翔,卢乃锰. 热带气象学报. 2015(01)
[6]基于多源数据的阿勒泰地区雪深反演研究[J]. 侯小刚,张璞,郑照军,李帅. 遥感技术与应用. 2015(01)
[7]风云三号微波成像仪定标精度评价及业务产品介绍[J]. 杨虎,李小青,游然,武胜利. 气象科技进展. 2013(04)
[8]风三微波亮温数据在北疆地区的雪深反演研究[J]. 李杨,张璞,刘艳,卢新玉,马丽云. 水土保持研究. 2013(04)
[9]基于微波辐射计的南极冰盖冻融时空变化分析[J]. 梁雷,郭华东,李新武. 遥感学报. 2013(02)
[10]FY-3B微波成像仪海表面温度和风速统计反演算法[J]. 孙立娥,王进,崔廷伟,郝艳玲,张杰. 遥感学报. 2012(06)
本文编号：3288460
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图３．１利用美国标准大气廓线计算的ＧＭＩ各个通道权重函数分布
道１２观测亮温和ＣＲＴＭ模拟亮温之差；（ｄ）通道１３观测亮温；（ｅ）通道１３观测亮温与ＣＲＴＭ模拟??壳温之差。??图３．２为２０１４年８月１７日ＧＭＩ通道１２升轨观测亮温全球分布。如图３．２ａ所示??ＧＭＩ的轨道观测覆盖范围在７０°Ｎ到７０（）Ｓ之间，远大于ＴＭ丨的覆盖范围。不仅可以对??热带地区进行观测，还可以覆盖到中纬度地区。这是由于ＧＰＭ卫星采用了比ＴＲＭＭ卫??星更大的轨道倾角。??从图３．２ａ中可见，ＧＭＩ通道１２的观测亮温在２４５Ｋ到２７５Ｋ之间变化，变化范围??约为３０Ｋ，很难发现只有零点几Ｋ的噪音。为了减小亮温的变化范围，本研宄将图３．２ａ??中的部分区域放大（如图３．２ｂ），并用观测亮温减去模拟亮温（后简称０－Ｂ，如图３．２ｃ）。??这样，在放大区域内，ＧＭＩ通道１２?０－Ｂ范围减小为２６４Ｋ到２７２Ｋ。从图３．２ｂ和３．２ｃ??中可以看到条带噪音沿ＧＭＩ扫描线呈圆弧性分布。??由于通道１３权重函数峰值高度低于通道１２?（图３．１），通道１３的亮温值比通道１２??高９ｋ左右（图３．２ｄ）。在放大区域内
?２７２?－２?－１．５?－１?－０．５?０?０．５?１?１．５?２?Ｖ?７??图３．３图３．２ｂ中观测亮温（ａ）第一，（ｂ）第二和（ｃ）第三主成分。（ｄ）去除条带噪音之前前３个主成??分之和（ｅ）去除条带噪音之后前３个主成分之和；（ｆ）观测亮温减去前三个主成分之后的剩余值。??当ＧＭＩ观测资料中有条带噪音出现时，主成分系数＜?就会随之出现高频抖动。本??研究将采用Ｗｕ和Ｈｕａｎｇ?（２００９ａ，ｂ）的集合经验模态方法（ＥＥＭＤ）来提取ｆ中的高??频分量：??Ｗ／，ｙ?＝ＺＣ／．－〇＇）?＋?／？ａ〇＇）??ｍ＝１?３．３??２５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Liquid Water Path Retrieval Using the Lowest Frequency Channels of Fengyun-3C Microwave Radiation Imager（MWRI）[J]. Fei TANG,Xiaolei ZOU. Journal of Meteorological Research. 2017(06)
[2]风云气象卫星主要技术进展[J]. 唐世浩,邱红,马刚. 遥感学报. 2016(05)
[3]基于风云三号气象卫星微波亮温资料反演东北地区土壤湿度及其对比分析[J]. 王国杰,齐道日娜,王磊,谭,薛峰. 大气科学. 2016(04)
[4]SSM/I极地亮温资料中的4个月振荡现象[J]. 董慧杰,秦正坤. 遥感学报. 2016(03)
[5]基于风云三号微波成像仪的热带气旋强度的多元统计估计方法研究[J]. 张淼,邱红,方翔,卢乃锰. 热带气象学报. 2015(01)
[6]基于多源数据的阿勒泰地区雪深反演研究[J]. 侯小刚,张璞,郑照军,李帅. 遥感技术与应用. 2015(01)
[7]风云三号微波成像仪定标精度评价及业务产品介绍[J]. 杨虎,李小青,游然,武胜利. 气象科技进展. 2013(04)
[8]风三微波亮温数据在北疆地区的雪深反演研究[J]. 李杨,张璞,刘艳,卢新玉,马丽云. 水土保持研究. 2013(04)
[9]基于微波辐射计的南极冰盖冻融时空变化分析[J]. 梁雷,郭华东,李新武. 遥感学报. 2013(02)
[10]FY-3B微波成像仪海表面温度和风速统计反演算法[J]. 孙立娥,王进,崔廷伟,郝艳玲,张杰. 遥感学报. 2012(06)
本文编号：3288460
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