[发明专利]一种全球海洋降水反演方法

说明书

本发明公开了一种全球海洋降水反演方法，所述方法包括：步骤1)设置散射因子阈值，计算散射因子SI，根据散射因子阈值判断降水事件是否发生；步骤2)提取海洋1级数据与TMPA 3B42海洋数据，按照海洋匹配规则对两个数据进行匹配，计算云系统的对流强度CI，对不同类型的对流强度CI选用不同的反演模型进行反演，得到海洋降雨率；步骤3)综合步骤1)和步骤2)的结果得到最终的海洋降雨率。本发明的方法得到的海洋降水反演结果准确率较高，可以作为FY‑3C/MWHS‑II的海洋降水反演业务算法的一种参考，从而为后续的数值天气预报、资料同化等研究奠定了基础。

技术领域

本发明涉及微波遥感降水领域，具体而言，涉及一种全球海洋降水反演方法，此发明方法可用于风云三号03星新型微波湿度计(FY-3C/MWHS-II)，适用于纬度在50°S-50°N范围内的全球海洋区域。

背景技术

降水是天气分析、天气预报以及气候变化研究等的重要参数，与人类的生存和生活直接相关。另外，它还直接影响着全球辐射能量的收支平衡，对于地球热量输送、维持热平衡有很重要的意义。但是降水的时间和空间变化很大，是最难测的气候因素之一。目前，测量海洋降水的手段主要有三种：船只观测，海上浮标观测和卫星遥感。船只观测不可同时观测大范围区域且投入费用高，不切实可行；海上浮标观测虽然可作为其他探测手段的基准，但是其数量少，位置固定且造价很高等不利因素，其空间的分辨率远远不能满足大气科学研究的需求；星载遥感由于空间覆盖广、快速重复观测的特点，受恶劣天气影响小，使其具有观测稳定、时间和空间分辨率高等优势，发展迅速。与红外相比，具有全天时、全天候的工作优点，微波最主要的特点是能够穿透云层、浓雾和雨层，甚至是云以下等的海表状况，因此星载微波遥感在降水观测方面具有独特的优势。

我国第二代极轨气象卫星——“风云三号”气象卫星03星(FY-3C)于2013年9月23日发射成功。“风云三号”对地观测每天绕地球南北极飞行14圈，飞行一圈的时间为102分钟，卫星高度836km。其上的一个重要载荷新型微波湿度计(MWHS-II)作为FY-3A和FY-3B气象卫星上的更新换代产品，保留了原来的大气水汽主探测频点183.31-GHz，该频点扩展为5个的探测通道对大气不同高度层水汽垂直特征有不同响应，位于水汽吸收带中心的通道能探测大气上层约300百帕的水汽分布信息，逐渐远离吸收线中心移向翼区的通道，穿透深度逐渐加强，可以探测大气中层400、500和700百帕，以及底层850百帕的水汽分布信息；同时窗区通道设置为89-GHz和150-GHz，用于探测地表微波辐射信息；国际上首次用于极轨气象卫星的118-GHz作为氧气吸收频点设置为8个通道，可用于垂直高度的大气温度探测，与183.31-GHz的5个水汽探测通道相结合，实现了湿度和温度的同时探测。FY-3C/MWHS-II的15个通道设置参数情况如表1。新型微波湿度计作为一种被动的微波遥感器，不仅能够穿透云层和雨区，并且能够穿透一定深度的地表或植被，用于全天时、全天候探测全球地表及不同高度层的湿度和温度、水汽含量、降水量等气象信息，具有探测降水的能力，为数值天气预报提供及时准确的大气湿度初始场信息，提升对台风暴雨等灾害性强对流天气的监测预警能力，在大气探测及海洋观测中具有重要作用。

表1 FY-3C/MWHS-II通道设置参数

从FY-3C/MWHS-II硬件设计的角度来看，水平已达国际先进水平，但是从数据应用的角度来看，与国外同类载荷AMSU、ATMS等相比，数据利用率较低，基于FY-3C/MWHS-II的全球降水海洋反演研究具有重要意义。FY-3C/MWHS-II的1级数据主要有海陆标识码、亮温、仪器观测天顶角、地理位置和时间等信息，其2级数据中有散射因子、降水标识码地理位置和时间等信息；FY-3C/MWHS-II数据质量较高，已于2016年4月被欧洲ECMWF同化进入业务同化系统，对全球数值天气预报起到了正效应。