[發明專利]一種基于模擬亮溫的MWHTS觀測亮溫的分類方法

有效

• 申請號: 202110508746.3
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113311510B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 賀秋瑞;張永新;周莉;王嵐;姬孟洛
• 申請（專利權）人: 洛陽師范學院
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01J5/60
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

一種基于模擬亮溫的MWHTS觀測亮溫的分類方法，屬于微波遙感技術領域。針對我國風云三號C星和D星搭載的重要載荷——微波濕溫探測儀（MWHTS），本發明提供一種基于模擬亮溫的MWHTS觀測亮溫的分類方法，所述方法包括建立包含MWHTS觀測亮溫、MWHTS模擬亮溫和大氣參數的匹配數據集；以大氣參數中的云水總含量為參考值，建立MWHTS觀測亮溫的參考晴空數據集、參考云天數據集和參考雨天數據集；求解MWHTS模擬亮溫與MWHTS觀測亮溫之間的亮溫差值的絕對值，獲得亮溫差值絕對值；以參考晴空數據集和參考雨天數據集中的數據量為參考，分別建立基于亮溫差值絕對值的晴空閾值和雨天閾值，進而獲得MWHTS晴空觀測亮溫、MWHTS云天觀測亮溫和MWHTS雨天觀測亮溫。

技術領域

本發明涉及微波遙感技術領域，尤其涉及一種基于模擬亮溫的MWHTS觀測亮溫的分類方法。

背景技術

微波輻射計可探測大氣溫度、濕度、云水信息以及雨水信息等大氣參數，微波輻射計觀測亮溫與大氣參數之間的映射關系可用微波輻射傳輸方程表示。當微波輻射計對不同大氣條件下的大氣參數進行探測時，相應的微波輻射傳輸方程的非線性強度有很大不同。在晴空大氣中，微波輻射計主要探測的是大氣的溫度和濕度信息，其觀測亮溫與大氣溫度和濕度之間的映射關系相對簡單，然而一旦有云出現在探測路徑中，云的吸收和散射效應會使微波輻射傳輸方程的非線性增強，而當探測路徑中有降雨存在時，微波輻射傳輸方程的非線性會進一步增強。微波輻射計觀測亮溫的應用分為反演應用和正演應用，當使用微波輻射計觀測亮溫反演各種大氣參數時，如果能對觀測亮溫按照不同的大氣條件進行分類，便能更加準確的描述不同大氣參數與觀測亮溫之間的映射關系，進而獲得更高的大氣參數的反演精度。對于正演應用來說，對微波輻射計觀測亮溫進行分類處理，尤其晴空觀測亮溫的選擇，對于微波輻射計通道的探測能力評估、數據質量評價以及硬件開發具有重要的理論指導意義。

目前，對于微波輻射計的反演應用來說，只能使用微波輻射計觀測亮溫本身的數據特征進行分類，微波輻射計的反演應用才能工程實現。然而，對于微波輻射計的正演應用來說，微波輻射計的觀測亮溫分類是使用第三方數據源來實現的，如紅外云產品、氣候學數據集中的云量參數或者云水總含量等。對于使用第三方數據源進行微波輻射計觀測亮溫分類存在兩個弊端：第一個弊端是第三方數據源本身存在一定的誤差，影響分類的準確性；第二個弊端是對于采用交軌掃描方式的微波輻射計而言，其探測路徑是傾斜的，而氣候學數據集中的云量參數以及云水總量都是垂直方向的積分含量，因此，以氣候學數據集中的大氣參數進行微波輻射計觀測亮溫的分類，分類效果較差。

微波濕溫探測儀（MWHTS）是風云三號C星D星上的重要載荷，采用對地張角±53.35°的交軌掃描方式進行大氣探測，在數值天氣預報、氣候學研究以及極端天氣預測與分析等領域發揮了重要作用。MWHTS?98%以上的觀測亮溫均是對傾斜路徑上的大氣信息的探測，因此使用氣候學數據集中的大氣參數進行MWHTS觀測亮溫的分類的準確性差。在MWHTS觀測亮溫的正演應用中，MWHTS觀測亮溫的分類效果是使用輻射傳輸模型對模擬亮溫的計算精度來評價的，對于分類后晴空和云天條件下的輻射計觀測亮溫，如果微波輻射傳輸模型的模擬亮溫的計算精度越高，分類效果越好。而對于雨天條件下的MWHTS觀測亮溫，由于輻射傳輸模型在計算模擬亮溫時忽略了雨的散射效應，那么模擬亮溫的計算精度越差則表示該組模擬亮溫對應的觀測亮溫越有可能是雨天觀測亮溫，因此微波輻射傳輸模型的模擬亮溫計算精度越差，則表示雨天觀測亮溫分類效果越好。從MWHTS觀測亮溫的分類效果評價的角度出發，可對MWHTS觀測亮溫進行MWHTS模擬亮溫的計算，基于MWHTS觀測亮溫與模擬亮溫之間的亮溫差值設置MWHTS觀測亮溫的在不同大氣條件下的分類閾值。

發明內容