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基于云微物理参数反演判断飞机积冰的方法研究

马俊逸  
【摘要】:飞机积冰对飞行安全有着重要的影响,而研究云微物理参数对飞机积的冰判断有着重要的意义。本文利用“云在非吸收的可见光波段,反射函数是关于云光学厚度的函数,云在吸收的近红外波段,反射函数是关于云滴粒子大小的函数”的相关原理,采用FY-2F静止气象卫星的可见光通道(0.55~0.90μm)和中红外通道(IR4:3.5~4.0μm)数据资料并结合SBDART辐射传输模式,对云光学厚度和云有效粒子半径进行了双通道反演试验,根据反演结果计算了云的液态水路径并结合飞机积冰判断算法对飞机积冰进行了判断及验证。介绍了云微物理参数反演计算的基本原理,根据飞机积冰的概率计算公式及飞机积冰强度划分标准分别设计了飞机积冰概率和强度判断算法,分析了双通道反射函数对云光学厚度、云有效粒子半径、散射几何角度、地表反射率、地表温度、云底高度和大气模式的敏感性。结果表明,双通道反射函数对散射几何角度、地表反射率等参数的敏感性比对云光学厚度和云有效粒子半径的敏感性小,可选用可见光通道数据反演云光学厚度,选用红外通道数据反演云有效粒子半径。对与飞机积冰报告相对应的区域的云微物理参数进行了反演,并选取同时次的MODIS云产品资料与反演结果进行比较。结果表明,利用FY-2F卫星资料反演的云光学厚度和云有效粒子半径与MODIS云产品资料中的云光学厚度及云有效粒子半径的分布情况基本一致,但在具体数值上有所差异,反演的云光学厚度比MODIS云产品资料中的云光学厚度略小,而反演的云有效粒子半径比MODIS云产品资料中的云有效粒子半径大,根据反演结果计算所得的云液态水路径比MODIS云产品资料中的云液态水路径小。根据反演结果并结合飞机积冰概率及强度算法计算出了积冰报告中对应区域飞机积冰的概率及强度,结果表明,根据反演结果计算的积冰报告中对应区域的飞机积冰概率约为80%,而该区域积冰强度等级为强积冰,与飞机积冰报告记录情况基本一致,进而验证了云微物理参数反演及飞机积冰判断的可靠性。


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