[發明專利]一種基于衛星遙感和探空廓線的積雨云監測方法

在審

• 申請號: 202210167466.5
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114580275A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 施蕭;馮簫;楊查;張瀅;楊道勇;聶于棚
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63796部隊
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G01J5/00;G01W1/10
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明涉及一種基于衛星遙感和探空廓線的積雨云監測方法，屬于氣象衛星遙感和積雨云監測領域。本發明針對航天氣象保障中積雨云的監測需求，利用風云四號衛星遙感產品、站點探空廓線和云狀觀測記錄，通過站點大氣廓線構建、遙感產品處理、積雨云樣本選擇及判別因子概率計算、貝葉斯分類建模等步驟實現了積雨云的實時監測。該方法綜合了氣象衛星遙感產品和大氣探空廓線，增強了分類模型的地域適應性，適用于局地積雨云的實時監測。

技術領域

本發明屬于氣象衛星遙感和積雨云監測領域，具體涉及一種基于衛星遙感和探空廓線的積雨云監測方法。

背景技術

在航天氣象保障中，由于飛行對氣象的需求，積雨云監測較為重要。在以往研究中，有的僅利用衛星輻射成像儀產品，有的聯合衛星輻射成像儀和氣象雷達兩種產品。涉及方法有利用紅外通道閾值疊加云團形狀綜合監測識別；利用紅外通道亮溫閾值和通道亮溫差的方式綜合監測識別；紅外通道亮溫閾值與氣象雷達反射率的融合監測識別等。以上研究缺少人工觀測對比參與，在發展成熟且特征明顯的中尺度積雨云監測中應用較好，但是容易忽視掉局地小尺度積雨云和初生階段積雨云，而且在大尺度熱帶云團中的應用效果也并不理想。

目前，氣象衛星遙感產品比較豐富，除了成像儀產品還有云分析產品。在站點保障中還有探空廓線產品，應該充分挖掘應用數據。本文提出的基于衛星遙感和探空廓線產品，結合站點積雨云觀測記錄，利用貝葉斯分類的方法，可以很好解決部分積雨云的漏監測以及大尺度云團背景下的積雨云監測問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何提供一種基于衛星遙感和探空廓線的積雨云監測方法，以解決航天飛行安全中的積雨云監測問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于衛星遙感和探空廓線的積雨云監測方法，該方法包括如下步驟：

S1、站點大氣廓線構建

將每天高空探測的秒級溫度、濕度、壓強、高度數據在垂直方向上處理成間隔50米的逐層廓線數據；對逐層廓線數據的各層進行算術平均以及按月算術平均；利用rttov軟件對風云四號衛星6個紅外通道6.25um、7.10um、8.50um、10.80um、12.00um、13.50um的逐層透過率進行計算，分析各高度層次對6個紅外通道的貢獻，篩選出6.25um、7.10um、10.80um、12.00um這4個通道作為后續輻射亮溫處理的通道；

S2、衛星產品處理和積雨云判別樣本選擇

對風云四號衛星輻射成像儀1級產品的4KM分辨率數據進行處理，由站點經緯度找到4個紅外通道對應行列號的初值，再根據相應通道定標表將初值轉為亮溫值BT_6.25、BT_7.1、BT_10.8、BT₁₂；對風云四號衛星2級產品中的云類型CLT、云相態CLP、云頂高度CTH、云頂溫度CTT數據進行處理；在逐小時站點觀測數據庫表中找到有積雨云樣本，并提取積雨云出現的時間序列，做為有積雨云樣本Y_cb；在逐小時站點觀測數據庫表中找到無積雨云樣本，做為無積雨云樣本Y_no；

S3、積雨云判別因子概率計算：

BT_10.8亮溫閾值為-32℃，-32-0℃記為BT0，小于-32℃記為BT1；統計BT0和BT1在有積雨云樣本中的概率P(BT0|cb)和P(BT1|cb)；統計BT0和BT1在無積雨云樣本中的概率P(BT0|no)和P(BT1|no)；

計算高層水汽與水汽通道亮溫差(BT_6.25-7.1),并計算BT_6.25-7.1在有、無積雨云樣本中的概率密度分布函數P(BT_6.25-7.1|cb)和P(BT_6.25-7.1|no)；