[發明專利]一種基于衛星紅外探測元參數的云頂高度實時計算方法

在審

• 申請號: 202210337720.1
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114677579A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 馬剛;閆旭升;張鵬
• 申請（專利權）人: 國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）;馬剛;閆旭升;張鵬
• 主分類號: G06V20/00
• 分類號: G06V20/00;G06V10/143;G01W1/00
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 尹洪劍

本發明公開了一種基于衛星紅外探測元參數的云頂高度實時計算方法，首先采集云廓線數據集、衛星高光譜傳感器參數和晴空大氣廓線數據集，將上述數據集通過云天輻射傳輸計算和晴空輻射傳輸計算得到晴空和云天環境亮溫差值；通過計算得到的晴空和云天環境亮溫差值結合云廓線數據集進行計算得到次像元云量、云頂高度與亮溫差的查找表；逐層對照查找表檢驗云頂高度是否滿足條件；若滿足，則得出高光譜像元云量和云頂高度；若不滿足，這繼續執行上述步驟。本發明數據計算可靠。

技術領域

本發明涉及衛星探測技術領域，具體為一種基于衛星紅外探測元參數的云頂高度實時計算方法。

背景技術

高光譜紅外探測器資料的同化已成為當前研究最主要的關注點之一，由于受紅外輻射無法穿透云層的影響，衛星高光譜紅外大氣探測資料在同化時進行云檢測以剔除受云影響的觀測非常重要。針對不同的高光譜紅外大氣探測器，諸多研究人員通過不同方法提出了多種高光譜紅外觀測資料的云檢測方法。基于貝葉斯理論提出的晴空視場檢測法(English et al.,1999)可以給出觀測視場無云概率并能用于各種衛星資料上，但該方法最保守且只能保留約5％的資料(Pavelin et al.,2008)。二氧化碳切片法(Chahine,1974；Menzel et al.,1983)基于輻射傳輸主成分來反演云頂氣壓和有效云量，借助高光譜衛星中的窗區通道實現三維云檢測，并且能將三維云參數輸入快速輻射傳輸模式中用于模擬云區輻射。McNal ly and Watts云檢測方法(McNally and Watts,2003)假定背景和觀測信息無偏差，基于晴空條件下的背景亮溫與實際觀測亮溫關系檢測通道觀測是否受云影響，同樣為三維云檢測且計算效率比二氧化碳切片法更高。云清除方法(Eyre and Watts,1987；Li et al.,2005)假定相鄰視場的觀測中只有云量會發生變化，綜合多視場的觀測得到目標視場的等效晴空輻射值，但因該假設通常很少成立而難以實際在數值預報中應用。云掩膜輔助法(Li et al.,2004)考慮到高分辨率成像儀資料能提供云掩膜、云相態等信息，能夠給高光譜紅外觀測資料帶來更多云參數以實現云檢測，然而基于二維的晴空視場檢測讓該方法容易過多剔除高層并未受云影響的觀測。經驗表明：當衛星紅外高光譜部分通道存在噪音較大、或像元配準等上存在較大偏差而導致難以將觀測偏差良好處理的問題時，受云污染和高光譜探測數據很難和晴空數據區分，從而難以實際在數值預報中應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于衛星紅外探測元參數的云頂高度實時計算方法，本發明是這樣實現的：

一種基于衛星紅外探測元參數的云頂高度實時計算方法，具體按以下步驟執行：

S₁:首先采集云廓線數據集、衛星高光譜傳感器參數和晴空大氣廓線數據集，將上述數據集通過云天輻射傳輸計算和晴空輻射傳輸計算得到晴空和云天環境亮溫差值；

S₂:通過計算得到的晴空和云天環境亮溫差值結合云廓線數據集進行計算得到次像元云量、云頂高度與亮溫差的查找表；

S₃:逐層對照查找表檢驗云頂高度是否滿足條件；

S₄:若滿足，則得出高光譜像元云量和云頂高度；

S₅:若不滿足，這繼續執行步驟S₃。

在步驟S₃中，還包括紅外成像儀云檢測和基于像元面積的參數融合數據。

進一步，在步驟S₁中，通過式(1)計算紅外高光譜通道的晴空亮溫：