论文部分内容阅读
我国极轨气象卫星风云三号B星和C星(FY-3B/C)构成上、下午组网观测,能够提供一天四次的全球观测。搭载在FY-3B/C上的微波成像仪(Microwave Radiation Imager,MWRI)具有10.65、18.7、23.8、36.5和89 GHz五个频率,其观测亮温和反演产品对台风等灾害性天气的监测和数值预报都具有重要意义。卫星微波成像仪资料的有效应用依赖地理定位精度、偏差订正和云反演产品。本研究首先针对MWRI资料存在的地理定位误差,建立了定位误差估计与订正系统。然后,以热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)观测亮温为基准,利用双差法,对FY-3B/C MWRI进行交叉校准,得到偏差特性一致的资料。最后,将经过定位误差订正和交叉校准后的资料应用于洋面云液态水路径(LWP)反演及其日变化研究,通过加入低频通道(10.65 GHz)观测亮温,发展了适用于观测不同强度的洋面云中液态水路径的多通道反演算法,并展示了 MWRI反演得到的台风中LWP的结构,也验证了由FY-3B/C MWRI得到的热带云液态水路径日变化特征与TMI得到的结果一致。文章主要内容和结论如下:(1)为保证MWRI资料反演LWP时地理位置的正确性,通过建立卫星姿态模型、调整卫星姿态误差对FY-3B/C MWRI全球观测资料的地理定位误差进行订正,提高了定位精度。采用升降轨亮温差法估计FY-3B MWRI在2015年1-9月份89 GHz水平极化通道的观测亮温资料的沿轨平均误差约3 km,跨轨误差小于1 km;采用海岸线拐点法对FY-3C MWRI在2014年4-7月份扫过澳大利亚西北海岸、利比亚海岸和阿拉伯半岛东南海岸区域的晴空亮温计算拐点,统计拐点到高精度海岸线的距离,发现有5-6 km的沿轨和跨轨误差。(2)以TMI观测亮温为基准,采用双差法,对FY-3B/CMWRI进行交叉校准,为反演LWP及其日变化研究奠定基础。通过匹配FY-3B/C MWRI和TMI在洋面的晴空观测点,比较不同仪器间资料的偏差。偏差估计的结果表明:FY-3C MWRI 10.65 GHz通道的降轨观测偏差在5-7 K,其它频率通道的偏差在4 K以内。FY-3B/C的升轨和降轨之间的亮温均存在约2 K的差异。(3)将定位误差订正和交叉校准后的MWRI观测资料应用于洋面云液态水路径(Liquid Water Path,LWP)反演,通过加入低频通道(10.65 GHz)观测亮温,发展了适用于观测不同强度的洋面云液态水路径多通道反演算法。统计显示,10.65和18.7 GHz通道组合反演误差在0.06-0.11 mm之间,36.5和89 GHz在0.02-0.04 mm之间。然后,利用FY-3C MWRI 2014年7月7日的资料,分析了台风“浣熊”中LWP的分布特征。结果表明,利用改进后的算法能够反演出台风中不同强度的LWP分布,尤其是利用10.65 GHz的观测亮温能较好的反演出台风中大于3 mm的LWP。(4)利用FY-3B/C MWRI的组网观测亮温和改进的多通道组合反演算法,得到热带洋面LWP的日变化。首先,利用TMI亮温资料获得的固定区域24个时次年平均LWP,拟合得到日变化曲线。然后,利用经定位误差订正、交叉校准后的MWRI资料反演得到全球四个时次的年平均LWP。对太平洋东南部和印度洋南部两个区域的LWP日变化分析结果表明,MWRI四个时次的LWP分布与TMI得到的结果一致,在凌晨达到最大值,午后最小。