[發明專利]一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法

在審

• 申請號: 202210653102.8
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN115728762A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 武勝利;張勇;張明偉;高浩;陳潔;郭徵
• 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）
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S13/95;G01C11/00;G01S19/42
• 代理公司: 成都宏田知識產權代理事務所(普通合伙) 51337
• 代理人: 常利敏

本發明涉及衛星遙感技術領域，具體地說是一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法，包括積雪剖線觀測、積雪剖面觀測和無人機觀測、觀測結果的匯總分析、積雪空間分布異質性分析，本發明同現有技術相比，通過積雪剖線觀測、積雪剖面觀測和無人機觀測，獲取積雪深度、雪水當量、積雪粒徑等參數的空間分布特征、剖面積雪密度、積雪含水量、分層情況以及觀測區域較大面積的數字觀測資料，再從積雪深度、雪水當量和積雪密度等三個方面對所在區域積雪空間分布異質性和空間代表性進行分析，實現了對積雪參數反演算法、積雪產品驗證、積雪深度、雪水當量業務服務等工作產生積極的推動作用。

技術領域

本發明涉及衛星遙感技術領域，具體地說是一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法。

背景技術

積雪是全球能量-水平衡中的重要環節，當發生大規模降雪之后，如何利用各種手段獲取合理可靠的積雪相關參數一直以來為相關各部門所關心。

氣象站點積雪監測數據能夠長期穩定獲取，通過氣象站點的觀測，能夠在一定程度上獲取降雪后的積雪分布空間特征，但積雪的分布狀況與氣象要素、地形要素、地表植被、水體分布等因素息息相關，由此造成積雪在空間分布上并不均勻。

衛星遙感積雪監測能夠快速獲取大范圍多種尺度的積雪分布特征，但衛星遙感反演積雪參數算法的普適性仍有一定問題，這主要表現在對于不同地區的下墊面特征以及氣候特征，積雪特性也存在一定差異，因此針對某一地區建立的積雪參數反演算法向其他地區推廣的過程中就會出現種種問題；且衛星遙感監測的是地表面狀信息，而用來建立衛星遙感積雪反演算法的地面觀測數據則大多數為點狀觀測結果，因此點狀觀測結果在相應的衛星遙感觀測像元內是否有代表性也是建立衛星遙感積雪反演算法的重要影響因素之一。

衛星微波成像儀積雪深度及雪水當量算法中的中國區域算法是利用地面站點觀測數據結合衛星亮溫觀測數據開發的，通過與站點實測資料的對比發現，該算法在某些站點的驗證結果上存在比較顯著的誤差，因此如何進一步提高算法精度成為必須考慮的問題。從算法開發的源頭考慮，如果能夠提高算建立過程中輸入參數的精度，將對算法的改善有所幫助，對于中國區域算法，輸入參數中除衛星數據外，主要為氣象站點的積雪深度監測數據，因此每個氣象站點雪深監測的空間代表性優劣成為必須考慮的問題，在下一步的算法改善過程中，空間代表性好的站點數據將被保留，而空間代表性差的站點數據則根據其空間代表性的狀況考慮降低權重或舍棄。

因此，本申請提出了一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法，針對重點氣象站點周邊的積雪深度和雪水當量兩個參數，以及積雪粒徑、積雪密度、積雪分層等其他積雪要素進行觀測，以期獲取相關氣象站點積雪參數觀測結果的空間代表性狀況。以此為基礎，可以對積雪參數反演算法、積雪產品驗證、積雪深度、雪水當量業務服務等工作產生一定推動作用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法，針對重點氣象站點周邊的積雪深度和雪水當量兩個參數，以及積雪粒徑、積雪密度、積雪分層等其他積雪要素進行觀測，以期獲取相關氣象站點積雪參數觀測結果的空間代表性狀況。以此為基礎，可以對積雪參數反演算法、積雪產品驗證、積雪深度、雪水當量業務服務等工作產生一定推動作用。

為了達到上述目的，本發明提供一種氣象站周邊積雪參數觀測與分析方法，包括積雪剖線觀測、積雪剖面觀測和無人機觀測、觀測結果的匯總分析、積雪空間分布異質性分析，具體為：

A、積雪剖線觀測：獲取積雪深度、雪水當量、積雪粒徑等參數的空間分布特征，包括積雪深度剖線觀測與積雪深度、積雪雪水總量、積雪粒徑剖線觀測，積雪深度剖線觀測是更大限度地獲取積雪深度的空間分布狀況，積雪深度、積雪雪水總量、積雪粒徑剖線觀測是在積雪深度空間分布結果的基礎上，配合積雪雪水當量、積雪粒徑的觀測，將結果推廣到25km尺度范圍；

B、積雪剖面觀測：包括剖面積雪密度、積雪含水量、分層情況，除明顯的自然分層需要增加觀測分層之外，其余情況從積雪頂層開始，每5cm進行一次積雪特性觀測，直到地表；