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云环境下卫星微波温度通道的动态通道选择方法研究
作者:秦璐瑶,陈耀登               发布时间:2020/03/16 09:33:14              浏览量:

近年来,卫星资料已经成为数值天气预报中资料同化最重要的资料来源之一。在卫星资料进行同化前,去除被云和降水污染的观测是非常重要的步骤。在针对微波资料的传统云和降水检测方法中,一旦某像元发现存在降水,在对流层中层以下的所有卫星观测都会被剔除。但实际上,云顶的高度是动态变化的,当云顶高度在权重函数峰值高度之下时,该通道不受云粒子的吸收或散射的影响,此时,晴空条件的辐射传输计算仍然适用。因此,如何准确识别不受云影响的观测和通道对卫星资料的有效利用具有非常重要的科学意义和应用价值。

我院陈耀登教授及其研究生秦璐瑶与国家卫星气象中心合作,发展了一种动态通道选择方法。该方法通过分析云量云高对正演精度的影响,建立了动态通道选择查找表,然后将搭载于FY-3D的中分辨率光谱成像仪MERSI提供的近实时的动态分布的云量和云顶高度产品融合到同卫星平台的微波温度计MWTS上,最终实现了对微波温度通道的动态选择。本方法还可以准确识别和去除强降水区域,使云顶之上的观测进入同化系统,为分析场带来更多高层大气信息(Figure 1)。研究通过亮温模拟试验对本方法进行了评估,结果表明:通过应用本方法,可以在不改变观测误差水平的前提下,使进入同化系统的观测量达到原来的3倍以上(Figure 2),大大提高了风云卫星资料的利用率。


Figure 1. Spatial distribution of observations that passed the cloud detection threshold in the CTRL (a, c, e) and DCS05 (b, d, f) experiments based on the O-B of MWTS-2 channel 5 data (a, b), channel 6 data (c, d) and channel 7 data (e, f) at 1200 UTC on December 10, 2018. The cloud mixing ratio obtained from the Global Forecasting System (GFS) analysis is depicted as a color-coded background that indicates the global distribution of cloud coverage.


Figure 2.   The (a) the number of observations, and (b) mean, (c) STDV and (d) RMS of the O-B for MWTS-2 channel 5 data obtained between 0600 UTC on December 21 and 0600 UTC on December 28, 2018.


论文发表情况:Qin, L.; Chen, Y.; Yu, T.; Ma, G.; Guo, Y.; Zhang, P. Dynamic Channel Selection of Microwave Temperature Sounding Channels under Cloudy Conditions. Remote Sens. 2020, 12(3): 403. https://doi.org/10.3390/rs12030403