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基于FY-2卫星资料估算降水设计与实现

杨义彬  
【摘要】:随着气象卫星的发展,应用卫星资料估计降水的分布和强度,作为卫星资料应用的一个重要方面也同时发展起来。地面观测和高空探测站点稀疏,受地表热力差异的影响,降水的局地性差异较大,依靠常规观测站点降水量资料难以获取较大区域范围内降水的真实分布状况,而气象卫星遥感资料具有覆盖范围广,时间分辨率高的特点。利用气象卫星遥感资料所推导出的降水分布可以大大弥补常规气象观测的不足,提供更为丰富的降水信息。利于开展短时临近预报,有利于监测洪涝灾害,有利于对地质灾害做出提前预警,对提高天气预报准确率和防灾减灾具有重要的意义。 强降水预报是中尺度数值预报的难点之一,为了提高数值预报模式对强降水预报能力,本文研究了地球同步气象卫星资料与降水的关系,研究表明,降水和卫星探测资料中的红外云顶亮温有关,量温越低,降水可能性越大,亮温与降水量有比较好的相关性。 本论文首先对卫星资料进行定位、定标处理。通过对卫星资料进行解码、分析并建立标准的HDF格式文件;使用卫星轨道信息参数直接进行投影计算,计算出卫星图像上每个像元的地理经纬度位置,实现云的准确定位。并根据计算方法设计出卫星资料数据文件监控、定义、处理模块的程序。 由于云的变化和发展关系到降水的的落区,自主研究了云迹风快速算法,设计了资料处理、云目标选择、云目标追踪、云迹风高度4个模块程序,将云迹风产品应用于降水估算中,以分析高空风场的变化,预测暴雨系统的可能发展、移动区域范围。 应用卫星亮温资料与降水的相关性,通过非线性回归方法,分析各个通道亮温及其组合参数与雨强的回归效果,建立降水回归方程,设计降水估计业务系统,实现利用卫星资料估算降水,提供未来1-3小时的Micaps格式的降水量估测产品。并利用地面自动站的降水资料,对降水估算效果进行了检验分析,通过几个时段的初步检验结果来看,随着最低亮温的增大,其均方根误差值也越小,说明基于最低亮温和亮温增量两个因子能够有效并较好地估算地面小时累计降水


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