[发明专利]一种地表气压的被动微波遥感探测方法

说明书

本发明公开了一种地表气压的被动微波遥感探测方法，所述方法包括：步骤1)确定探测频率，通过被动微波探测器获取所述探测频率的辐射亮温观测值；步骤2)根据地表气压与均匀混合气体气柱总量的关系建立反演算法，基于步骤1)的辐射亮温观测值反演得到地表气压值。本发明的方法能够连续的获取全球地表气压场信息。本发明采用被动微波探测器进行地表气压的遥感探测，能够实现全天时持续工作，受云雨影响小，且在高风速情形下也可以稳定工作。

技术领域

本发明涉及微波遥感领域，具体而言，涉及一种地表气压的被动微波遥感探测方法。

背景技术

地表气压是指单位面积上所受大气柱的重量，是一个非常重要的气象要素。短时间内的气压变化与冷暖空气的活动密切相关，因此，气压信息在数值天气预报中是必不可少的。气压的季节性以及年际变化，是研究全球气候变化的重要依据。另外，地表气压在热带气旋分析中起关键作用。热带气旋中心气压值是判断热带气旋强度的依据，而热带气旋半径的确定也依赖于热带气旋区域气压的空间分布特征。然而，目前还没有有效的手段实现地表气压的遥感观测。目前，陆地表面气压信息主要来源于气象台站观测。海面气压数据的获取目前仍然依赖于浮标观测、飞机下投探空仪进行观测以及船舶观测。这些观测手段的空间分布非常稀疏，无法提供高分辨率的地表气压信息。因此，实现地表气压的星载遥感观测是非常必要的。

目前提出的地表气压遥感探测手段包括机载差分吸收雷达、光栅光谱仪、GPS掩星探测和散射计。相关技术中，差分吸收雷达使用50-55GHz氧气吸收带两个接近的频率进行探测，从两个频率接收功率比值中获取地表气压信息。光栅光谱仪对氧气A波段两个不同频点的被表面反射后的太阳辐射进行观测，来获取地表气压信息。差分吸收雷达和光栅光谱仪均是通过对地球大气中氧气的垂直柱总吸收的测量来达到地表气压探测的目的。GPS掩星探测是从观测的掩星反射率资料中反演得到地表气压信息。散射计则首先通过对表面后向散射系数的测量得到表面风场，然后利用边界层模型，推导得出地表气压梯度场。

但是，目前提出的地表气压探测手段均无法实现地表气压的连续和高分辨率观测。例如，工作于50-55GHz氧气吸收带的差分吸收雷达，其探测频率与微波辐射计一致，为了避免对辐射计辐射测量的污染，该仪器只能搭载于飞机进行区域性的观测，无法提供全球的连续的地表气压信息；光栅光谱仪不能在云雨天以及夜间工作；GPS掩星探测获取的地表气压场分辨率为几百公里，难以满足数值天气预报和热带气旋分析等应用的需求；散射计由于高风速下后向散射系数饱和的原因，风速反演精度不高，所以只能提供低风速时的气压梯度分布，且需要浮标观测作为边界值生成绝对的气压场，在浮标观测分布非常稀疏的区域，例如南半球以及热带区域，绝对气压场难以生成。

发明内容

本发明的目的在于克服目前无法连续和高分辨率观测地表气压的缺陷，提供了一种地表气压的被动微波遥感探测方法。由于被动微波探测器可以全天时对地表进行高分辨率观测，受云雨影响小，且在高风速情形下也可以稳定工作，因此，本发明的方法可以实现对地表气压的连续高分辨率观测。

为了实现上述目的，本发明一种地表气压的被动微波遥感探测方法，所述方法包括：

步骤1)确定探测频率，通过被动微波探测器获取所述探测频率的辐射亮温观测值；

步骤2)根据地表气压与均匀混合气体气柱总量的关系建立反演算法，基于步骤1)的辐射亮温观测值反演得到地表气压值。

作为上述方法的一种改进，所述步骤1)的被动微波探测器为星载微波探测器或机动微波探测器。

作为上述方法的一种改进，在步骤1)中所述确定探测频率具体包括：

步骤a)主探测频段为：地表气压敏感频段位于氧气吸收带；

步骤b)附加探测频段为：温度廓线探测频段、湿度廓线探测频段和表面温湿度探测频段；