發(fā)布時間：2020-10-14 02:43

　　 海洋表面溫度在海氣相互作用的過程中起著基礎(chǔ)性的作用,獲得高精度的海表溫度,對于大氣科學(xué)和海洋科學(xué)等領(lǐng)域的研究具有重要科學(xué)價值和實際意義。本文基于變分理論算法,搭建了衛(wèi)星觀測資料海表溫度反演系統(tǒng),實現(xiàn)了 MetOp-A衛(wèi)星AVHRR傳感器探測數(shù)據(jù)的海表溫度變分反演。主要工作如下:(1)海表溫度反演系統(tǒng)搭建:基于變分理論算法搭建了衛(wèi)星觀測資料海表溫度反演系統(tǒng),系統(tǒng)由資料預(yù)處理、反演前處理、變分反演、診斷、評估五大部分組成:資料預(yù)處理部分對衛(wèi)星觀測資料進(jìn)行定標(biāo)及格式轉(zhuǎn)換;反演前處理部分主要對衛(wèi)星資料觀測進(jìn)行了偏差訂正和質(zhì)量控制;變分反演部分根據(jù)背景場、觀測場及各項參數(shù)設(shè)置進(jìn)行海表溫度反演;診斷部分負(fù)責(zé)監(jiān)控變分反演中的各個變量的情況:評估部分負(fù)責(zé)對反演產(chǎn)品進(jìn)行對比分析。(2)衛(wèi)星資料質(zhì)量控制及偏差訂正效果分析:通過對衛(wèi)星亮溫觀測資料進(jìn)行質(zhì)量控制,剔除了受太陽短波輻射污染、云污染、地表發(fā)射率影響等的像元;采用了一維三次樣條插值獲取訂正值的方法進(jìn)行了偏差訂正。質(zhì)量控制和偏差訂正結(jié)果表明,經(jīng)過質(zhì)量控制和偏差訂正后,能有效剔除質(zhì)量不過關(guān)的觀測像元且較好地訂正衛(wèi)星觀測的系統(tǒng)偏差。(3)AVHRR海溫反演及評估:進(jìn)行了連續(xù)一個月的MetOp-A衛(wèi)星AVHRR傳感器探測數(shù)據(jù)的海洋表面溫度變分反演。從全球、分緯度帶和天氣系統(tǒng)活躍區(qū)域三個方面的評估結(jié)果看,變分反演結(jié)果(VARSST)基本優(yōu)于利用統(tǒng)計回歸方法反演相同衛(wèi)星得到的海表溫度產(chǎn)品(GBLSST),并改進(jìn)了 GBLSST隨時間波動大的缺點。由于變分方法考慮了大氣狀態(tài)的變化,能夠更加有效訂正衛(wèi)星遙感過程中大氣的削弱作用,從而可在天氣系統(tǒng)活躍區(qū)域反演出精度更高的海表溫度。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P714.1
【部分圖文】：

為了使偏差訂正效果更好，每個反演時次的海表溫度反演都使用了當(dāng)前時次的背??景場和觀測場統(tǒng)計得到的偏差訂正查找表。??圖２給出了?ＭｅｔＯｐ－Ａ／ＡＶＨＲＲ通道３ｂ、通道４、通道５輻射亮溫在２０１４年７月２??日００時統(tǒng)計得到的偏差訂正系數(shù)查找表分布圖。在海表溫度小于１５°Ｃ時，通道３ｂ的??偏差訂正系數(shù)為正值，通道５的偏差訂正系數(shù)基本為負(fù)值，這表明了通道３ｂ在該海表??溫度范圍以正偏差為主，而通道５則以負(fù)偏差為主；在海表溫度大于１５°Ｃ時，通道３ｂ??１７??

??圖６?（ｃ）可以看到，由于紅外通道在觀測受云污染的像元時，不能夠穿透云層觀測地??表，所以觀測到的亮溫在云的影響下比實際值偏低許多，同樣也比模擬的亮溫背景場偏??低許多。云檢測環(huán)節(jié)（藍(lán)線）中，ＡＶＨＲＲ各個通道在０－Ｂ的負(fù)值大值區(qū)與總觀測（黑??線）完全重合，也就說明總觀測中由于云污染導(dǎo)致觀測亮溫明顯低于背景亮溫的像元，??在云檢測環(huán)節(jié)中能夠很好地被剔除。地表發(fā)射率檢測環(huán)節(jié)（綠線）的〇－Ｂ主要集中在??正值區(qū)，主要剔除的是觀測亮溫高于背景亮溫的像元。前三項質(zhì)控能夠剔除掉絕大部分??質(zhì)量差的像元，因此粗大誤差檢測部分（橙線）剔除掉的數(shù)據(jù)極少，所以在圖上橙線基??本為０值。??０－Ｂ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｈａｎｎｅｌ?３ｂ?ａｖｈｒｒ．ｍｅｔｏｐ－ａ?ｑｃ（ａ）??奶?Ｉ?｜?｜?｜?｜?［?Ｉ?！?｜?｜?ｌ??Ｉ?？ＯＣ（Ｂ）—??２５?－?翁?ｈ??Ｇｒｏｓｓ?ＯＣ（Ｂ）??２?２０?－?ｗｏｉ

圖８?２０１４年７月各海表溫度與ｉＱｕａｍＳＳＴ的偏差（ａ）、ＲＭＳＥ?（ｂ），與??ＯＩＳＳＴ的偏差（ｃ）、ＲＭＳＥ?（ｄ）及與ＯＳＴＩＡ的偏差（ｅ）、ＲＭＳＥ?（ｆ）的時間序列??從圖８?（ｂ）與ｉＱｕａｍ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ時間序列圖來看，ＶＡＲ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ均�。妫�??ＧＦＳ?ＳＳＴ的，說明變分方法對背景場ＧＦＳ?ＳＳＴ?—直是有正效果的。而與ＧＢＬ?ＳＳＴ相??比，ＶＡＲ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ存在大于ＧＢＬ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ的情況，例如在７月８?Ｈ、９?口、??１３日等，這是因為ＧＢＬＳＳＴ在使用統(tǒng)計回歸算法反演得到海表溫度后，還做了?＾系列??的訂正，其中就包括根據(jù)浮標(biāo)觀測進(jìn)行訂正［４６］。從總體來看，ＶＡＲＳＳＴ的ＲＭＳＥ優(yōu)于??ＧＢＬＳＳＴ的ＲＭＳＥ的天數(shù)還是略多一些。從圖８?（ｄ）與ＯＩＳＳＴ的ＲＭＳＥ時間序列圖??來看，ＶＡＲ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ均小于背景場ＧＦＳ?ＳＳＴ的，而且在背景場ＧＦＳ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ??普遍高于ＧＢＬ?ＳＳＴ的情況下，由變分反演得到的反演場ＶＡＲ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ要基本優(yōu)??于ＧＢＬＳＳＴ。這表明了，變分方法對于背景場ＧＦＳＳＳＴ的改進(jìn)的效果比較穩(wěn)定，每個??時次的反演均能起到降低ＧＦＳ?ＳＳＴ的ＲＭＳＥ值的效果
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2840062