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专利号: 2018107196707
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大气温湿廓线的一维变分反演方法,其特征在于:该方法采用的一维变分代价函数J为式中,xb为背景场,F为观测算子,Y为观测资料,B为背景误差协方差矩阵,O为观测误差协方差矩阵,x为待反演的大气温湿廓线;

极小化上述代价函数得到反演的大气温湿廓线;

所述背景场xb为WRF模式的预报值;观测算子F为CRTM辐射传输模式;观测资料Y采用IASI红外高光谱温湿探测通道资料;

所述IASI红外高光谱温湿探测通道资料需进行质量控制,具体方法为:步骤1、临边检测:将IASI资料的每个扫描线最左端和最右端各五个扫描点剔除;

步骤2、云滴检测:计算大气柱液态水含量CLWP,当CLWP>=0.2mm时,去除此扫描位置的观测资料;

步骤3、残差检测:统计观测残差标准差,当观测残差大于15K,舍弃观测资料;当观测残差绝对值大于3倍标准偏差时,舍弃观测资料;

背景误差协方差的计算方法为:

将背景误差协方差矩阵B表示为:

式中,bij表示第i层与第j层背景场的误差协方差,计算协方差的公式为:其中,X表示WRF模式预报值与探空值的误差,即背景误差, 表示第i层第k个样本的数i据,E(X)表示第i层的预报值误差均值,n表示样本数;

计算观测误差协方差的步骤如下:

计算误差的均值:

式中,F(x0)表示CRTM辐射传输模式计算得到的亮温;x0是探空资料;n为样本数;

由于观测误差协方差矩阵O为一个对角矩阵,若数据为无偏,即E=0时,矩阵O对角线上元素o计算公式如下:而若数据为有偏时,矩阵O对角线上元素o计算公式如下:

2.根据权利要求1所述大气温湿廓线的一维变分反演方法,其特征在于:极小化代价函数的方法为牛顿法,其迭代公式为:其中, 为代价函数的一阶偏导;

为代价函数的二阶偏导;

则上述迭代公式可表述为

‑1 T ‑1 ‑1 ‑1 T ‑1xn+1=xn+(B +K·O ·K) ·[B ·(xb‑xn)+K·O ·(Y‑F(xn))]式中,xn和xn+1分别表示迭代过程中第n和第n+1步的大气温湿廓线。

3.根据权利要求2所述大气温湿廓线的一维变分反演方法,其特征在于:所述迭代函数迭代的终止条件为||xn‑xn+1||2<<1。