發(fā)布時間：2020-06-17 21:56

【摘要】：自從20世紀60年代第一顆氣象衛(wèi)星成功發(fā)射以來,衛(wèi)星在天氣分析和大氣科學研究中發(fā)揮了重大作用。隨著氣象科學的發(fā)展,對衛(wèi)星探測精度的要求越來越高,發(fā)展和運用高光譜大氣探測儀資料成為了未來衛(wèi)星開發(fā)和氣象業(yè)務研究的一種必然趨勢。AIRS作為首個真正意義上的紅外高光譜大氣探測儀,將提供高垂直分辨率高精度的反演數(shù)據(jù)。本次研究將對我國中東部及周邊地區(qū)夏季(5-8月)AIRS反演的云產品中的有效云量和大氣產品中的氣溫(氣候資源要素中的大氣熱資源)和水汽(氣候資源要素中的大氣水資源)進行檢驗分析,并嘗試改進AIRS產品的精度,提高其在天氣分析、天氣預警等方面的運用。在AIRS云產品的檢驗和運用上,選用中國中東部(95～130°E,20～60°N)午后同一時刻相對應的AIRS與MODIS各15景樣本數(shù)據(jù),選取幾種MODIS在紅外波段上基于亮溫的云檢測算法對AIRS晴空像元和云像元中不同的云相態(tài)進行區(qū)分,分別統(tǒng)計出AIRS不同類型像元中云檢測算法的亮溫差異,根據(jù)AIRS在晴空、水云和冰云不同相態(tài)下亮溫的差異,確定其閾值,實現(xiàn)AIRS晴空和云相態(tài)識別。在此基礎上,對AIRS在不同云相態(tài)下反演的有效云量進行檢驗和改進。結果表明：運用亮溫閾值法對AIRS進行云相態(tài)識別能夠較好地反映AIRS的晴空和云相態(tài)特征,云相態(tài)分布與MODIS云相態(tài)產品對應效果較好,特別在云邊緣區(qū)域。對AIRS不同云相態(tài)下反演的有效云量進行對比和誤差分析后發(fā)現(xiàn)：當水云有效云量較高、冰云有效云量較低時,AIRS反演的有效云量誤差較大。在誤差分析的基礎上,本文提出了AIRS有效云量的偏差訂正算法,對AIRS反演的有效云量具有一定改進,為AIRS云產品的應用提供參考依據(jù)。在AIRS氣溫和水汽的檢驗以及大氣產品計算的不穩(wěn)定指數(shù)的運用上,利用AIRS大氣產品中的氣溫和水汽,計算出K指數(shù)和SI指數(shù)這兩種大氣不穩(wěn)定指數(shù)。對暴雨發(fā)生前6小時左右這兩種大氣不穩(wěn)定指數(shù)進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結果表明：在暴雨發(fā)生前6小時左右,80%左右的暴雨發(fā)生在K27.5℃或SI3℃的情況下。為了更好的描述暴雨發(fā)生前的大氣不穩(wěn)定特征,將AIRS計算的K指數(shù)和SI指數(shù)做了適當?shù)慕Y合,得到KS指數(shù)并將其運用到一次暴雨個例中進行驗證,從驗證效果來看：暴雨發(fā)生的區(qū)域在6小時前基本都處在了KS指數(shù)較高的情況下,AIRS大氣產品計算的不穩(wěn)定指數(shù)對暴雨具有一定的指示意義。根據(jù)大氣產品統(tǒng)計樣本中ECMWF的氣溫和水汽資料對AIRS大氣產品中的氣溫和水汽進行檢驗,可以得出：AIRS在500hPa高度上反演的氣溫和水汽以及在700hPa高度上反演的氣溫適用性高；當云像元中有效云量較高時,AIRS在700hPa和850hPa高度上反演的水汽誤差較大。AIRS計算的K指數(shù)和SI指數(shù)誤差主要由AIRS有效云量較高時700hPa和850hPa高度上反演的水汽誤差導致的。最后,基于統(tǒng)計個例中氣溫和水汽的誤差分布,結合AIRS權重函數(shù)峰值層對應的輻射值對這三層高度上AIRS反演的的氣溫和水汽建立相應的訂正函數(shù)。從檢驗個例的訂正效果來看,AIRS氣溫和水汽具有一定的改進,氣溫和水汽訂正后計算的不穩(wěn)定指數(shù)誤差進一步減小,空間分布圖上訂正后得到的不穩(wěn)定指數(shù)高值區(qū)較訂正前能更好地對應暴雨區(qū)域。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P412.27
【圖文】：

３．３邋ＡＩＲＳ晴空和云相態(tài)檢測逡逑３．３．１邋Ａ化Ｓ完全云像元和部分云像元檢測逡逑對于ＡＩＲＳ的云像元覆蓋情況的檢測，本文主要采用亮溫闊值法對ＡＩＲＳ視場進行區(qū)分。逡逑本文ＡＩＲＳ云蓋檢測的目的主要將ＡＩＲＳ像元區(qū)分為晴空區(qū)和云覆蓋區(qū)。ＭＯＤＩＳ在可見光、逡逑近紅外和紅外波段上提供了豐富的云檢測算法，在每個算法的基礎上ＭＯＤＩＳ都給定了判逡逑定標準。由于Ａ化Ｓ波段集中在紀外波段，因此本文將ＭＯＤＩＳ在紅外波段的＝種基于亮溫逡逑的去檢測算法運用到ＡＩＲＳ巖蓋椅測上，來判斷ＡＩＲＳ視場中的晴空區(qū)和云覆蓋情況。第一逡逑個云檢測算法是Ｈｕｍ的亮溫（ＢＴ？）。在ＭＯＤＩＳ云檢測中，常常運用紅外窗區(qū)通道中的逡逑ｌｌｕｍ波段上的亮溫（即ＭＯＤＩＳ邋３１通道）來區(qū)分晴空區(qū)域和有云區(qū)域。該算法在ＭＯＤＩＳ逡逑視場中最適用十巧夜晚海洋上的云檢測。對于陸地上，ｎＪｌｉｌ依據(jù)特定的地表類型對該云檢逡逑測算法設定闊值進去區(qū)分，如在ＭＯＤＩＳ視場中地表類型為沙漠，ＢＴ｜｜＜２７３Ｋ時，ＭＯＤＩＳ逡逑像元就可Ｗ判定為云覆蓋區(qū)；第二個云檢測算法是ｌｌｕｍ與３．７ｕｍ的亮溫差（ＢＴ｜Ｕ３．７）。在逡逑白天，ＭＯＤＩＳ運用該算法有利于識別低層水云。但是，當?shù)乇韺傩詾樯衬畷r，該算法不能逡逑適用。在Ａ化Ｓ波段中，由于最短的波長為３．７４ｕｍ，因此用３．７４ｕｍ通道的亮溫（ＢＴ３．７４）逡逑近表ＭＯＤＩＳ的３．７ｕｍ的溫（ＢＴ．）。Ｓ個云檢測算法是３．７ｕｍ與１２ｕｍ的亮溫差逡逑

在－１５￣－１０Ｋ之間，Ｈｕｍ與３．７ｕｍ亮溫差高于－１０Ｋ能夠與云覆蓋區(qū)有明顯的區(qū)分；當ｌｌｕｍ逡逑與３．７ｕｍ的亮溫差小于－３０Ｋ時，可基本判定為云完全覆蓋區(qū)像元。云完全覆蓋像元在逡逑－４０？－３０Ｋ的區(qū)間上統(tǒng)計得到的概率最大；圖３．２ｃ是３．７ｕｍ與１２ｕｍ的亮溫差分布圖，從圖逡逑中可Ｋ看出，晴空區(qū)亮溫差發(fā)生的最大概率在１０￣１５Ｋ之間，３．７ｕｍ與１２ｕｍ亮n畹陀冢保埃隋義夏芄揮朐聘哺喬忻饗緣那鄭壞保常罰酰磧耄保玻酰淼牧廖虜畬笥冢常埃聳保苫九卸ㄎ棋義賢耆哺喬裨�。云完全覆父[裨冢常埃矗埃說那瀋賢臣頻玫降母怕首畬蟆ｅ義�？－ＫＵd巍鑾懾澹佩危ⅲⅲ跺危媯堋蓿輳浚＃隋義

本文編號：2718220