【摘要】：衛(wèi)星大氣探測儀器的正演模擬是資料同化和定量遙感的基礎(chǔ),同二氧化碳吸收通道相比,目前紅外水汽探測通道的亮溫正演模擬仍然存在較大的誤差。本文分析可能造成紅外水汽探測通道亮溫正演模擬偏差的因素主要有以下三種:一是不同版本水汽吸收譜線差異引起的逐線模式計算誤差帶入到了進一步的快速輻射傳輸計算;二是快速輻射傳輸模式自身計算中產(chǎn)生的誤差;三是輸入快速模式進行輻射傳輸計算的大氣廓線,其水汽含量數(shù)值的不確定性所產(chǎn)生的正演計算精度偏差。本文以最終計算所得的通道亮溫偏差作為考量不同因素對風(fēng)云三號紅外分光計水汽通道亮溫正演精度誤差影響的依據(jù)。針對上述三種誤差來源,首先以不同版本的水汽吸收譜線作為輸入值,在LBLRTM模式中進行逐線計算,通過對計算所得逐光譜數(shù)據(jù)的卷積計算,對比不同版本水汽吸收譜線差異引起的風(fēng)云三號紅外分光計的通道亮溫偏差;其次,本文利用國際上通用的TIGR 43條廓線庫作為訓(xùn)練樣本,NESDIS 35條廓線庫作為獨立檢驗樣本,提出了一套可以提高水汽通道快速輻射傳輸計算精度的方案。該方法選取整層大氣水汽總量0.045kg/m~2為閾值對水汽廓線進行分組訓(xùn)練,訓(xùn)練系數(shù)應(yīng)用于RTTOV正演模型并模擬計算風(fēng)云三號紅外分光計的觀測亮溫,并用于分析快速模式在計算預(yù)報因子系數(shù)時算法上的偏差造成的通道亮溫偏差;最后,以美國標(biāo)準(zhǔn)大氣廓線USSA-1976作為輸入,通過對其水汽含量的線性改變,對比分析大氣廓線水汽含量數(shù)值上的偏差所產(chǎn)生的正演計算通道亮溫偏差。研究結(jié)果表明,利用LBLRTM版本更新前后的水汽吸收譜線進行逐線計算所得的通道亮溫偏差在0.04K以下,對于紅外水汽通道快速正演計算的亮溫偏差影響不大;基于整層大氣水汽含量對廓線庫進行分組訓(xùn)練,分組后廓線所得的快速模式預(yù)報因子系數(shù)對于紅外水汽通道亮溫的正演精度有所改進,該方法對高水汽含量廓線的正演模擬精度改進更為明顯,最大可達(dá)0.2K;廓線水汽含量的線性變化對于正演模擬的通道亮溫有較明顯的影響,且當(dāng)對廓線水汽含量進行線性減少時的影響更為顯著,當(dāng)輸入廓線的水汽含量發(fā)生5%的變化,對于最終正演所得的通道亮溫將帶去超過0.3K的偏差,而當(dāng)這一變化達(dá)到30%時,對于最終正演通道亮溫的偏差將達(dá)到1K以上,甚至在水汽含量減少30%時這一偏差將達(dá)到2.5K以上。對比上述三種誤差來源對于風(fēng)云三號紅外分光計水汽通道亮溫正演精度的影響,可以發(fā)現(xiàn)輸入快速模式進行正演計算的大氣廓線水汽含量數(shù)值的不確定性對最終結(jié)果的影響最為顯著,這也表明了準(zhǔn)確觀測水汽的重要性。此外,針對水汽快速亮溫模擬的誤差,本研究提出了一種基于廓線整層大氣水汽總量分組訓(xùn)練的方法,可以在RTTOV模式中改進分組后的大氣廓線水汽亮溫模擬精度,最大可達(dá)0.2K。本研究系統(tǒng)分析了紅外水汽亮溫模擬的誤差來源,同時提出了一種改進紅外水汽亮溫正演精度的方法,對于衛(wèi)星水汽通道的反演處理、衛(wèi)星資料同化等具有很強的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P407.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 李婷;陳思穎;張寅超;郭磐;陳和;高龍;;多波長水汽探測激光雷達(dá)回波仿真及誤差分析[J];中國激光;2015年02期

2 戴聰明;魏合理;胡順星;;不同版本HITRAN數(shù)據(jù)庫對高層大氣輻射傳輸影響特性分析[J];光學(xué)學(xué)報;2013年05期

3 楊健;張玉存;宋志剛;;濕度測量體制歷史和現(xiàn)狀分析及建議[J];氣象水文海洋儀器;2009年02期

4 姚雯;馬穎;徐文靜;;L波段電子探空儀相對濕度誤差研究及其應(yīng)用[J];應(yīng)用氣象學(xué)報;2008年03期

5 馬舒慶;李峰;邢毅;;從毛里求斯國際探空系統(tǒng)對比看全球探空技術(shù)的發(fā)展[J];氣象科技;2006年05期

6 馬剛;邱崇踐;黎光清;張鳳英;;利用RTTOV7快速輻射傳輸模式模擬風(fēng)云二號紅外和水汽成像通道輻射率的研究[J];紅外與毫米波學(xué)報;2006年01期

7 張華,石廣玉,劉毅;兩種逐線積分輻射模式大氣吸收的比較研究[J];大氣科學(xué);2005年04期

8 方宗義,許健民,趙鳳生;中國氣象衛(wèi)星和衛(wèi)星氣象研究的回顧和發(fā)展[J];氣象學(xué)報;2004年05期

9 張華,石廣玉;一種快速高效的逐線積分大氣吸收計算方法[J];大氣科學(xué);2000年01期

，

本文編號：2618156