【摘 要】
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大气温湿廓线、地表温度、云液态水、可降水总量和降雨率等地球物理参数能为数值天气预报、地球气候变化研究提供重要信息。星载被动微波遥感具有良好的时空连续性、较高的全球覆盖率和全天时全天候观测能力,是目前气象研究领域中实现大气探测的主要手段。FY-3D卫星是我国最新一颗极轨气象卫星,虽然其硬件水平已达到国际先进水平,但是目前还没有标准的大气遥感数据产品发布,所以基于FY-3D观测亮温数据的高精度反演研究
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大气温湿廓线、地表温度、云液态水、可降水总量和降雨率等地球物理参数能为数值天气预报、地球气候变化研究提供重要信息。星载被动微波遥感具有良好的时空连续性、较高的全球覆盖率和全天时全天候观测能力,是目前气象研究领域中实现大气探测的主要手段。FY-3D卫星是我国最新一颗极轨气象卫星,虽然其硬件水平已达到国际先进水平,但是目前还没有标准的大气遥感数据产品发布,所以基于FY-3D观测亮温数据的高精度反演研究具有重要价值。其上搭载的微波温度仪、微波温湿度仪和微波成像仪三个微波辐射计载荷工作频率分别分布在50-60GHz、89-183GHz和10-89GHz,具有对温湿度、地表温度、TPW、CLW、降雨率等地球物理参数的探测能力。基于以上研究背景,本文针对FY-3D卫星的MWTS、MWHTS和MWRI观测亮温数据开展大气温湿廓线、地表温度、液态水总量、可降水总量和降雨率参数的反演研究,利用神经网络和一维变分算法对上述参数进行反演,在反演试验中划分了反演区域,并利用不同频段亮温数据进行对比试验,最后采用了包括美国气象卫星Suomi NPP上的微波辐射计载荷ATMS二级遥感数据产品在内的多种数据源对反演精度进行验证和评估,分析影响反演精度的因素,评估反演效果。试验结果表明,50-60GHz频段的温度反演效果优于118GHz频段;在基于神经网络的湿度反演中,加入温度探测通道会改善反演效果;MWRI载荷10-89GHz的降雨率反演精度略高于MWHTS载荷118+183GHz。将一维变分和神经网络反演结果对比,结果表明,对于温湿廓线,神经网络和一维变分两种算法的反演效果相当;对于海洋晴空区TPW,神经网络的反演精度更高一些;对于降雨率,弱降雨区,一维变分反演精度更高,强降雨区,神经网络的反演精度更高;将本文试验的反演精度与ATMS反演产品的精度要求进行对比,结果表明本文反演参数反演精度达到ATMS产品精度水平。
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