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高光谱大气红外探测器近地面通道资料应用技术研究

金大智  
【摘要】:卫星近地面通道辐射率资料没有得到有效应用的主要原因在于下垫面的复杂性,特别是地表温度和地表发射率作为下垫面的两个重要特征物理量很难准确估计。针对这一问题,本文利用实际卫星观测资料通过一维变分分析系统对地表温度进行调整。根据大气红外波段的特性,选择地表发射率变化小的11微米附近通道资料进行地表温度调整试验。首先,利用一维变分进行模拟实验,检验一维变分对地表温度的调整能力,确定了以单独调整地表温度作为一维变分地温调整方案;其次,选取下垫面结构相对简单的海洋,采用一维变分的方法和实际AIRS卫星观测资料,对其晴空视场点内的背景场海表温度进行调整;最后,运用GRAPES全球分析预报模式进行同化试验,分析地温调整方案对分析场的影响。试验结果如下: 1、模拟实验表明:在地表发射率准确估计的前提下,利用一维变分单独调整地表温度会得到非常好的效果;随着地表发射率误差的增大调整效果虽有所下降,但在地表发射率误差可控的前提下,该方案对地温调整仍然有效;在综合考虑温、湿度廓线误差以及卫星观测亮温的误差时,一维变分仍能够对地表温度进行有效调整。 2、利用一维变分以及实际AIRS卫星观测资料对其晴空视场点内的背景场海表温度进行调整后,不仅使得低层通道模拟亮温与观测亮温的平均偏差接近0,而且偏差的分布更加集中。调整后的地表温度使得低层通道的模拟亮温和观测亮温更加匹配。 3、运用GRAPES全球分析预报模式进行了为期十天的同化试验,分析表明调整后的地表温度能够有效地改进分析场质量,对位势高度场高、中、低层均有不错的改进,对低层湿度场以及风场的改进也较为明显。


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