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风云三号(02)批微波氧气吸收通道降水特性分析

张淼  
【摘要】:我国新一代极轨业务气象卫星风云三号(02)批计划2012年发射,本文利用威斯康星大学的非流体静力学中尺度模式系统(UWNMS)云模式模拟Katrina飓风的基本大气参数,结合VDISORT微波辐射传输模式模拟上行辐射亮温,对风云三号(02)批计划装载的50-60GHz和118.75GHz这两个氧气吸收探测通道的降水特性进行了初步研究。这两个通道对水凝物的吸收和散射有不同的响应。为了优化通道组合,通过晴空权重函数匹配,选择出了匹配关系较好的四对通道,分别为50.3与118.755.0GHz,51.76与118.753.0GHz,52.8与118.752.5GHz和54.40与118.751.1GHz,其中较低通道的权重函数曲线有最大程度的不同,主要是这两个通道受500hPa以下水汽的影响程度不同所致。之后为了分析这些通道的应用潜力,我们首先分析模拟的亮温与UWNMS模拟的各种水凝物粒子之间的关系,这种敏感性分析表明各通道对各种水凝物粒子均很敏感,118.75GHz通道对霰粒子最敏感,其次是雪粒子,再次是云粒子和雨粒子,50-60GHz通道对云粒子最敏感,其次是雨粒子,再次是霰粒子和雪粒子,且由于冰相粒子的散射作用,118.75GHz通道亮温最大降幅大于50-60GHz。然后本文用贝叶斯方法反演了降水率及水凝物粒子垂直廓线,分别选取50-60GHz四通道、118.75GHz四通道、50-60GHz及118.75GHz全部通道三种不同的通道组合进行反演试验,之后采用了相关系数和均方根误差这两个参数对反演的雨、雪、霰粒子柱总量及降雨率进行分析,结果表明118.75GHz通道对霰粒子的反演能力更好,50-60GHz通道对雨、雪粒子的反演能力更好,而将50-60GHz及118.75GHz通道联合起来反演的水凝物粒子的相关系数总是最高的,相应的均方根误差也总是最小的,因此全部通道都应用可提高降水反演的精度。之后为了评估降水探测能力,即区分降水及非降水区的能力,本文引进了另外一组统计参数 (CR,CSI,POD,FAR)进行评估,结果表明全部通道都应用时的CR和CSI值更接近于1,FAR值更接近于0,因此全部通道都应用时可以更好的区分降水区与非降水区。风云三号(02)批卫星发射升空后,本方法将会得到进一步的验证。而对于全球应用,我们将需要一种可以用局地条件进行约束的更加灵活的反演方法。


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