【摘要】：降水是氣候特征的一個重要參數(shù),在全球水循環(huán)、區(qū)域氣候變化、數(shù)值天氣預(yù)報等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。星載微波遙感是獲取降水信息的一種重要方式。搭載在極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號C星(FY-3C)上的微波濕溫探測儀MWHTS(Microwave Humidity and Temperature Sounder;MWHTS)是一種用來探測全球大氣濕溫度分布、降水、臺風(fēng)等其它極端天氣的重要載荷。本文基于FY-3C/MWHTS的在軌觀測遙感數(shù)據(jù),建立了全球降水反演算法和臺風(fēng)模擬實驗。其中,全球降水反演算法用來反演全球降雨率(mm/hr),為大氣科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供高精度的降水資料。臺風(fēng)模擬實驗可以用來模擬仿真FY-3C/MWHTS的亮度溫度,彌補極軌衛(wèi)星不能實時、連續(xù)觀測臺風(fēng)快速變化的缺點。本文首先分析了大氣微波輻射傳輸原理,并對快速輻射傳輸模型CRTM(Community Radiative Transfer Model,CRTM)和RTTOV(Radiative Transfer Model for TOVS,RTTOV)進行了介紹。這些基礎(chǔ)性研究工作,為后續(xù)基于FY-3C/MWHTS開展全球降水反演和臺風(fēng)模擬仿真工作提供了理論依據(jù)。本文通過分析FY-3C/MWHTS的15個通道在不同天氣(晴空、水云、雨云)條件下的仿真亮溫響應(yīng),提出了針對FY-3C/MWHTS在軌遙感數(shù)據(jù)的全球降水檢測算法,這個算法包括全球海洋降水檢測算法和全球陸地降水檢測算法。結(jié)果表明:海洋和陸地降水檢測結(jié)果準(zhǔn)確率分別達到99%和96%,降水檢測結(jié)果準(zhǔn)確率較高,運用該全球降水檢測算法能夠有效判別降水事件,具有較高的應(yīng)用價值。在基于FY-3C/MWHTS的全球降水反演研究中,利用MWHTS的1級亮度溫度與熱帶降雨測量衛(wèi)星Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM)的多衛(wèi)星降水分析Multi-Satellite Precipitation Analysis(TMPA)3B42產(chǎn)品數(shù)據(jù),對全球的降水反演研究采用多元線性回歸和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種反演算法來反演降雨率,其中,把位于水汽吸收線附近的183.31 GHz通道用來判定對流類型,使用這兩種不同的反演算法分別開展了10種(海洋20種,陸地20種;共40種)模型的降水反演對比研究。結(jié)果表明:對流類型對全球海洋和陸地降水反演都具有正效應(yīng),都提高了降水反演的精確度,說明本研究使用的對流類型的分類在降水反演中具有合理性和科學(xué)性。此外,還開展了基于FY-3C/MWHTS的臺風(fēng)區(qū)降雨率反演工作,實現(xiàn)了對臺風(fēng)降水的反演。為了提高降水反演的精度,結(jié)合降水檢測和降水反演的研究,提出了基于FY-3C/MWHTS的全球降水反演的改進算法。該改進算法中加入了降水檢測算法,并且根據(jù)前面提出的40種降水模型,對不同的對流類型都選用最優(yōu)的降水反演算法。海洋和陸地降水反演結(jié)果相關(guān)性分別達到0.82和0.74,改進的降水反演算法結(jié)果有較高的精度,這說明了本研究提出的全球海洋和陸地降水反演算法具有較高的應(yīng)用價值。為了解決FY-3C作為極軌衛(wèi)星不能連續(xù)觀測臺風(fēng)快速變化的問題,加強對臺風(fēng)的監(jiān)測,本研究還改進了一種基于FY-3C/MWHTS的模擬西太平洋地區(qū)臺風(fēng)亮溫的方法。首先,利用WRF模型和RTTOV模型對FY-3C/MWHTS的亮溫進行仿真。然后,根據(jù)不同的象元、通道和緯度帶對仿真后的亮溫進行線性校正。最后,作為模擬仿真結(jié)果的應(yīng)用,運用降水檢測算法來檢測臺風(fēng)區(qū)域的降水。精確的降水檢測率不僅說明了降水檢測算法的有效性,還在一定程度上反應(yīng)了所使用的臺風(fēng)模擬和臺風(fēng)校正方法的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P407.7
【圖文】：

章節(jié)安排關(guān)系圖

圖 2.3 微波大氣透射率圖Figure 2.3 Microwave atmospheric transmittance.于 FY-3C/MWHTS 而言，183.31 GHz 處具有轉(zhuǎn)動吸收譜線，對水汽的較大影響，而且水汽的影響要遠(yuǎn)大于氧氣的影響。而 89 GHz 和 150 G

圖 2.5 FY-3C/MWHTS 長時間序列電機電流圖Figure 2.5 Long-term sequence motor current diagram of FY-3C/MWHTS.MWHTS 的在軌觀測數(shù)據(jù)為亮度溫度，這些觀測數(shù)據(jù)的精確性決定了傳感觀測的精度，并能夠在一定程度上反映傳感器的性能水平。在此，以 S-NPP

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本文編號：2743801