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专利号: 2021113549892
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:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于云区温湿度廓线反演的卫星微波温湿度计全天候同化方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

获取卫星资料、常规观测资料和预报场资料;将预报场的地面和大气廓线信息插值到卫星观测所在位置;所述卫星资料包括微波温度计和微波湿度计数据;

基于卫星资料中的云量数据判断观测点属于晴天还是非晴天;

将被判别为非晴天的卫星资料输出,并根据观测亮温反演得到大气温湿度廓线;将大气温湿度廓线以探空资料的形式转化为prebufr格式,获得prebufr格式的非晴空区廓线信息;

将被判别为晴天的卫星资料进行进行偏差订正,获得订正后的晴空区的微波亮温数据;

对订正后的晴空区的微波亮温数据进行质量控制,剔除质量较低的观测数据;将转化为prebufr格式的非晴空区廓线信息和晴空区的微波亮温数据一起放入WRFDA同化系统进行资料同化,输出同化后的分析场。

2.根据权利要求1所述的全天候同化方法,其特征在于,对所述卫星资料进行质量控制,获得修正后的卫星资料的方法包括以下步骤:读取卫星资料中观测像元的经纬度和时间,拒绝同化时间窗外和模式区域范围之外的观测,初步质控;

检查所有卫星像元的观测亮温是否超过最高、最低阈值,拒绝明显的异常值;

根据卫星资料中的海陆掩码判断地表类型,拒绝所有混合地表的观测;

拒绝卫星资料的每个扫描线的前后各5个扫描角的观测数据;

在降雨判断中,选用云水总量作为检测指标,当某一观测点云水总量大于 0.2 时,认为该观测受降雨影响,拒绝该观测点;

拒绝卫星资料中观测残差大于15开尔文的观测数据;;

拒绝卫星资料中观测残差大于三倍误差标准差的观测数据。

3.根据权利要求1所述的全天候同化方法,其特征在于,判断修正后的卫星资料属于晴天还是非晴天的方法包括:

基于中分辨率光谱成像仪MERSI的云量产品进行视场角匹配,若微波垂直探测仪瞬时视场内的云量产品均值大于70%,则判断该视点为云天。

4.根据权利要求1所述的全天候同化方法,其特征在于,进行偏差订正系数更新的方法包括以下步骤:

步骤A:t0初始时刻的变分偏差订正预报因子系数来自其他同类微波垂直探测仪;

步骤B:在t0初始时刻运行 WRFDA系统,得到更新的偏差订正系数;

步骤C:将更新的偏差订正系数作为下一个时刻t1的订正系数;

步骤D:在t1时刻运行 WRFDA系统,得到更新的偏差订正系数;

步骤E:将更新的偏差订正系数作为下一个时刻t2的订正系数;

步骤F:在接下来的同化时刻重复步骤D‑E过程,循环更新偏差订正系数。

5.根据权利要求1所述的全天候同化方法,其特征在于,进行偏差订正的方法包括以下步骤:

选取模式厚度、地表温度、云液态水含量以及扫描位置作为订正因子;

将预报因子与对应的订正系数相乘,得到偏差订正量;

将原始亮温减去偏差订正量即得到订正后的亮温。

6.根据权利要求1所述的全天候同化方法,其特征在于,反演得到大气温湿度廓线的方法包括以下步骤:

获取系统第一次同化后输出的ASCLL形式的卫星观测信息;所述卫星观测信息包括每个观测点的经纬度、亮温、云量、观测角、海陆码、地表类型信息;

将亮温、纬度和观测角输入大气温湿度廓线反演模型,获得大气温湿度廓线。

7.根据权利要求6所述的全天候同化方法,其特征在于,所述大气温湿度廓线反演模型的构造方法包括以下步骤:

获取卫星资料和再分析资料,进行时空匹配;并基于云产品对廓线样本进行晴空、云区分类,建立样本数据集;

基于BP人工神经网络算法,研制海洋和陆地区域以及晴空和云天条件下大气温湿度廓线反演模型;

针对海洋和陆地区域以及晴空和云天条件开展大气温湿度廓线反演试验,并验证模型反演精度。

8.一种基于云区温湿度廓线反演的卫星微波温湿度计全天候同化系统,其特征在于,包括:

获取模块:用于获取卫星资料、常规观测资料和预报场资料;将预报场的地面和大气廓线信息插值到卫星观测所在位置;所述卫星资料包括微波温度计和微波湿度计数据;

晴雨判断模块:用于基于卫星资料中的云量数据判断观测点属于晴天还是非晴天;

转化模块:用于将被判别为非晴天的卫星资料输出,并根据观测亮温反演得到大气温湿度廓线;将大气温湿度廓线以探空资料的形式转化为prebufr格式,获得prebufr格式的非晴空区廓线信息;

偏差订正模块:用于将被判别为晴天的卫星资料进行进行偏差订正,获得订正后的晴空区的微波亮温数据;

输出模块:用于对订正后的晴空区的微波亮温数据进行质量控制,剔除质量较低的观测数据; 将转化为prebufr格式的非晴空区廓线信息和晴空区的微波亮温数据一起放入WRFDA同化系统进行资料同化,输出同化后的分析场。

9.一种基于云区温湿度廓线反演的卫星微波温湿度计全天候同化系统,其特征在于,包括处理器及存储介质;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1‑7所述方法的步骤。