[发明专利]夜间降雨率的卫星反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降雨率的卫星反演方法，尤其是一种针对夜间降雨率的卫星反演方法，属于大气科学研究领域，用于多光谱卫星图像夜间降雨反演及临近预报。

背景技术

静止卫星夜间降水反演算法，一般包括以下两步，1)划分雨区，2）估计雨量；而划分雨区又主要包括以下两个步骤：1)从对流层云(即积雨云)中筛选卷云和卷云砧，2)从暖云中识别出雨层云 (Kurino 1997;Lensky and Rosenfeld 2003a; Luque et al. 2006)。

早在1978年，Griffith et al.就直接采用云顶亮温阈值253K进行雨区划分，但这种较为武断的雨区划分方法很容易将厚卷云误判为降水云，故而科学家们(Adler and Negri 1988; Vicente et al. 1998; Ba and Gruber 2001 )在此基础上，利用弥补措施spatial gradient of cloud-top temperature去除卷云，以达到较好的雨区划分效果；而Inoue (1985, 1987)则利用BTD₂₁（BTD₂₁是一个虚拟通道，其值T_b2-1指通道IR₂与通道IR₁的红外亮温差， IR₂为波长介于11.5μm-12.5μm的红外通道，通道IR₁指波长介于10.3μm-11.3μm的红外通道）来识别卷云，但此方法仅限于热带海洋（ Inoue 1987）。Lensky and Rosenfeld (2003a, 2003b)分析了云滴有效半径R_e与辐射值的关系，提出了利用BTD₄₁（BTD₄₁是一个虚拟通道，其值T_b4-1指中红外通道MIR与通道IR₁的红外亮温差，中红外通道MIR为波长介于3.5μm-4.0μm的红外通道）的值来划分雨区的方法，并认为一个适中的T_b4-1可能暗示了具有大R_e的降水云的存在。根据以上的分析可知：在整个夜间雨区划分的研究历程中，科学家们主要还是集中于采用阈值组合进行判识，因此，雨区筛选的效果与实际监测情况还是存在一定的差距。

对于夜间雨量估计，常用的方法主要基于以云顶亮温面积（Arkin and Meisner 1987）或者亮温值（Ba and Gruber 2001; Kuligowski 2002；Vicente et al. 1998）为变量的的曲线拟合方法。

另外，相对于日间降水反演的长足发展，夜间降水反演还存在较大的问题。由于静止卫星测量的红外辐射主要来自云顶，但降水量更多的是与云中的雨滴谱有关。降水与云顶红外辐射的关系不容易建立。在白天，可见光(VIS)反射率能够反映云的光学厚度信息，中红外(MIR;3.5-4.0μm)反射率信息能够反映云滴粒子半径信息(Nakajima and King, 1990)。利用它们反演白天降水时能取得很好的效果。夜间反射率信息不能获得，只能依赖红外通道本身的信息来反演降水，这无疑增加了夜间反演的难度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种夜间降雨率的卫星反演方法，其首要技术目的是改变现有的雨区划分方法，该雨区划分方法是通过建立降水概率判识矩阵RPIM后，获取各种亮温T_b1、亮温T_b4-1组合在降水概率判识矩阵RPIM中的降水发生概率，而降水概率判识矩阵RPIM是基于IR₁- BTD₄₁二维光谱空间建立的；本发明的次要技术目的是通过获取某特定亮温T_b1、亮温T_b4-1组合在降水概率判识矩阵RPIM中的降水发生概率，获取该特定亮温T_b1、亮温T_b4-1组合的雨量估计。因此，通过本发明所述的雨区划分方法、雨量估计方法所获得的雨量估计值，能够与实际的降水值具有较好的相关性及较小的偏差，即该雨量估计值与实测值具有较好的一致性，致使本发明在多光谱卫星图像夜间降雨反演及临近预报中，具有更好的应用优势。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：