[發(fā)明專利]一種全球降水檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810378291.6
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108594335B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 李娜;何杰穎;張升偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G01N22/04
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

1.一種全球降水檢測方法，所述方法包括：

步驟1)對于海洋降水檢測，計算散射因子閾值，將實時計算的散射因子與散射因子閾值進行比較判斷是否有降水事件；

步驟2)對于陸地降水檢測，判定對流強度類型，根據對流強度類型判定是否有降水事件；

所述步驟1)的計算散射因子閾值，具體包括：

步驟1-1)根據海陸標識碼選擇并讀取衛(wèi)星載荷的海洋1級數據和2級數據，提取1級數據中的亮溫、儀器觀測天頂角、地理位置和時間信息，同時可提取其2級數據中的散射因子、降水標識碼地理位置和時間信息；

步驟1-2)根據步驟1-1)得到的地理位置信息以南北緯度50°區(qū)分兩個研究區(qū)域，一個是50°S～50°緯度范圍，另一個是50°S～90°S和50°N～90°N緯度范圍內；

步驟1-3)針對步驟1-2)劃分的區(qū)域，分別提取89-GHz和150-GHz通道的亮溫、儀器觀測天頂角和散射因子，根據線性擬合公式進行擬合，得到擬合系數和擬合指標，其中線性擬合公式為：

SI＝(BT₈₉-BT₁₅₀)-(a₁+a₂β) (1)

其中，SI是散射因子，BT₈₉和BT₁₅₀分別代表窗區(qū)89-GHz和150-GHz通道的亮溫，β是微波遙感器的天頂角，a₁、a₂代表擬合系數；

步驟1-4)根據公式(1)和步驟1-3)得到的擬合系數計算散射因子；

步驟1-5)提取降水標識碼，根據步驟1-4)計算得到特定散射因子，大于特定散射因子的情況確定為發(fā)生降水事件，小于特定散射因子的情況確定為未發(fā)生降水事件；

步驟1-6)依據這個降水事件的判定規(guī)則，根據降水正確率公式循環(huán)計算降水正確率Correct，從步驟1-4)中計算得到的散射因子的最小值循環(huán)計算到最大值；其中，降水正確率的計算公式為：

其中，Correct是降水正確率，Num1表示實際發(fā)生降水事件，根據降水檢測算法正確判定為降水事件的數量，Num2表示實際沒有發(fā)生降水事件，根據降水檢測算法正確判定為無降水事件的數量，Num表示事件的總數量；

步驟1-7)從步驟1-6)中循環(huán)得到的降水正確率中尋找最佳的降水正確率，并把取得最佳降水正確率時的散射因子確定為云系統的散射因子閾值SI₀；

所述步驟1)的將實時計算的散射因子SI與散射因子閾值進行比較判斷是否有降水事件；具體為：

根據步驟1-4)計算散射因子，把散射因子大于散射因子閾值SI₀的情況確定為發(fā)生降水事件；把散射因子小于散射因子閾值SI₀的情況確定為未發(fā)生降水事件，完成海洋降水檢測過程；

所述步驟2)的判定對流強度類型，具體包括：

步驟2-1)根據海陸標識碼選擇并讀取衛(wèi)星載荷的陸地1級數據，提取其中的15個通道亮溫、地理位置和時間信息；

步驟2-2)提取TMPA 3B42陸地數據中的降水量、地理位置和時間信息；

步驟2-3)將步驟2-1)的數據和步驟2-2)的數據根據陸地匹配規(guī)則進行數據的匹配得到滿足要求的匹配數據集；

步驟2-4)根據步驟2-3)得到的匹配數據集中的通道亮溫計算三個亮溫差：

Δ₁＝TB_183±1-TB_183±7 (3)

Δ₂＝TB_183±3-TB_183±7 (4)

Δ₃＝TB_183±1-TB_183±3 (5)

其中，Δ₁為第一亮溫差，Δ₂為第二亮溫差，Δ₃為第三亮溫差，TB_183±1、TB_183±3和TB_183±7分別為183±1-GHz、183±3-GHz和183±7-GHz三個通道的亮溫；

步驟2-5)判定云系統的對流強度的類型：

CI＝1 Δ₂＞0，Δ₂＞Δ₁，Δ₂＞Δ₃ (6)

CI＝2 Δ₁＞0，Δ₂＞0，Δ₃＞0，Δ₁＞Δ₂，Δ₁＞Δ₃，Δ₂＞Δ₃ (7)

CI＝3 Δ₁＞0，Δ₂＞0，Δ₃＞0，Δ₁＞Δ₂，Δ₁＞Δ₃，Δ₂＜Δ₃ (8)

其中，CI＝1判定為弱對流，CI＝2判定為中型對流，CI＝3判定為強對流；

所述步驟2-3)的陸地匹配規(guī)則如下：

(a)采用亮溫極值法去掉不合理的數據，選取50K～400K之間的亮溫；

(b)采用降水量極值法去掉不符合要求的數據，選取0mm/hr～100mm/hr之間的降水量；

(c)選擇匹配數據前后時間差不超過30min的數據，即時間分辨率設置為30min；

(d)選擇緯度在50°S～50°N范圍內的數據；

(e)選擇匹配數據前后經度和緯度差都不超過0.25°的數據；

所述步驟2)的根據對流強度類型判定是否有降水事件，具體為：

把判定為CI＝2和CI＝3的天氣情況判定為降水事件的發(fā)生，剩余情況判定為無降水事件的發(fā)生，完成陸地降水檢測過程。