衛(wèi)星風(fēng)矢的時空分辨率較高,在臺風(fēng)的分析和預(yù)報(bào)中可以發(fā)揮重要的作用。本文基于二階差分法晴空導(dǎo)風(fēng)技術(shù),結(jié)合實(shí)例反演了臺風(fēng)周圍晴空區(qū)大氣風(fēng)場,主要進(jìn)行了晴空風(fēng)矢質(zhì)量控制方案研究、導(dǎo)風(fēng)實(shí)例分析與風(fēng)矢誤差定量對比以及晴空風(fēng)矢同化應(yīng)用三方面的研究:首先,為提高晴空風(fēng)矢質(zhì)量,本研究使用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的高精度再分析資料(簡稱ERA)的風(fēng)場數(shù)據(jù),逐點(diǎn)與晴空風(fēng)矢的風(fēng)向和風(fēng)速進(jìn)行對比,并通過設(shè)置閾值,對不合理的晴空風(fēng)矢進(jìn)行篩除。然后結(jié)合臺風(fēng)個例,利用二階差分法進(jìn)行了臺風(fēng)周圍晴空區(qū)導(dǎo)風(fēng)實(shí)例研究,并以NCEP 800 hPa風(fēng)場做參考,分別計(jì)算了質(zhì)量控制前后晴空風(fēng)矢的偏差(BIAS)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)及均方根誤差(RMSE)。結(jié)果表明:質(zhì)量控制可以有效減小風(fēng)速、風(fēng)向的偏差;SD及RMSE也由質(zhì)量控制前的平均7.8 m/s和19.7 m/s減小到質(zhì)量控制后的2.0 m/s和4.6 m/s。最后,選取臺風(fēng)“�？薄ⅰ盃N鴻”、“梅花”三個個例,利用WRF中尺度數(shù)值模式進(jìn)行了臺風(fēng)預(yù)報(bào)的個例研究。研究結(jié)果表明:同化晴空風(fēng)矢可以改善位勢高度、風(fēng)場、濕度等初始物理量場,對臺風(fēng)的路徑、強(qiáng)度預(yù)報(bào)以及風(fēng)場、降水預(yù)報(bào)都有不同程度的改進(jìn)。
【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】：2017
【中圖分類】：P457.8
【部分圖文】：

算的示蹤物紋理信息，其后步驟相同。其中二階差分法晴空導(dǎo)風(fēng)技術(shù)就是在衛(wèi)??星資料預(yù)處理的過程中，利用二階差分算法處理衛(wèi)星云圖，提取微弱的示蹤物??信號。其具體的反演過程［２９］如圖２．１所示。??Ｉ?Ｉ??；／?ＧＰＦ／ＡＷＸ?／?！??．／?格式云圖／??；?＾格式轉(zhuǎn)換丨????！?｜等經(jīng)ｉ度〇〇Ｅ?！?，?＾?高度指定??．?格殳?１????：一￣一￣?！示蹤物的追蹤??ｒＴ—和風(fēng)矢世的計(jì)一??！?????！?云掩膜／云檢?丨??＊?測?？??！??ｆ??！?＞?質(zhì)世控制??Ｉ?Ｉ?????■??＾?ｔ??Ｉ?＊??；二階差分處理；??■?——?Ｉ??Ｉ?Ｉ??■?Ｉ??Ｉ?——?Ｉ??！?圖像增強(qiáng)?Ｉ??Ｉ?Ｉ??！?Ｉ?；??扁?Ｉ??！?衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理?！??Ｉ?｜??圖２．１基于二階差分法的晴空區(qū)導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)流程圖【２９］??２．２．１資料預(yù)處理??“二階差分法”晴空風(fēng)矢反演所使用資料的是國家衛(wèi)星氣象中心（ＮＳＭＣ）??提供的ＦＹ－２Ｅ靜止衛(wèi)星紅外ＩＲ１、ＩＲ２通道ＡＷＸ＿９２１０格式等經(jīng)緯投影分區(qū)云??圖，其全間分辨率為５?ｋｍＸ５ｋｍ，相鄰兩巾＠２３：圖的時間間隔是３０?ｍｉｎ，經(jīng)諱度??范圍為?５０°?Ｅ？１５０°?Ｅ；?５°?Ｓ？６０。Ｎ。??由于本研宄進(jìn)行風(fēng)矢計(jì)算時使用王振會等人開發(fā)完成的的靜止氣象衛(wèi)星云??跡風(fēng)客觀導(dǎo)出系統(tǒng)（ＣＷＩＳ）

與ＩＲ２兩個通道的灰階差要大于等于０。對于已判定為云的象元，要對其進(jìn)行云??掩膜處理，來直觀區(qū)分云象元和晴空象元。云掩膜處理就是將云象元的灰階值??統(tǒng)一設(shè)為２５５?（最白亮）。圖２．２為一幅ＩＲ１紅外云圖和云掩膜后的圖像對比，??圖中可以看出云掩膜后可以明顯區(qū)分云象元和晴空象元。??圖２．２?ＩＲ］紅外云圖和云掩膜圖像??云檢測和云掩膜之后，要利用二階差分算法對連續(xù)兩個時次的ＩＲ１、ＩＲ２通??道共計(jì)四幅云圖進(jìn)行處理，得到一張二階差分圖像，對連續(xù)三組相鄰時次的云??１２??

通過估算示蹤模塊的位移來計(jì)算風(fēng)矢的ｕ，ｖ分量，進(jìn)一步就可以獲得??風(fēng)矢的大小和方向。??利用最大相關(guān)系數(shù)追蹤示蹤模塊的思路如圖２．３所示，圖中的目標(biāo)模塊是??ｔｏ時刻的衛(wèi)星云圖上的示蹤模塊。在追蹤過程中，為了減小計(jì)算量，首先需要??在下一時刻（ｔｉ時刻）的衛(wèi)星云圖中建立搜索區(qū)域，在搜索區(qū)域內(nèi)，通過最大??相關(guān)系數(shù)算法來搜索匹配模塊，匹配模塊應(yīng)是ｔｉ時刻衛(wèi)星云圖上與ｔｏ時刻衛(wèi)星??云圖上的目標(biāo)模塊相似度最高的模塊。找到匹配模塊后，通過計(jì)算該示蹤模塊??在Ａｔ時段內(nèi)的位移（Ａｘ和Ａｙ），就可以分別計(jì)算出示蹤模塊在ｘ和ｙ方向的??分速度ｕ和Ｖ，衛(wèi)星風(fēng)矢的風(fēng)速和風(fēng)向就可以根據(jù)分量計(jì)算得到。??１３??
【參考文獻(xiàn)】

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1 張慶;“二階差分法”靜止衛(wèi)星晴空風(fēng)矢反演及評價(jià)[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 湯敏;分裂窗差值法晴空區(qū)導(dǎo)風(fēng)的數(shù)值模擬與實(shí)例研究[D];南京信息工程大學(xué);2014年

3 楊璐;基于時間差分法的FY-2E紅外通道晴空區(qū)導(dǎo)風(fēng)研究[D];南京信息工程大學(xué);2013年

本文編號：2852511