[发明专利]一种商遥卫星轨道总云量预报修正方法及修正系统

说明书

本发明涉及一种商遥卫星轨道总云量预报修正方法及修正系统，本发明的修正方法包括以下步骤：提取云量预报图和累计概率总云量预报值；获取累计概率卫星总云量反演值；将云量预报图区隔成与商遥卫星的多个行进轨道格点相匹配的多个云量预报格点；根据各行进轨道格点的坐标对应查找与其位置相对应的各云量预报格点；分别提取出各云量预报格点中包含的云量预报数据，并将各云量数据汇总为原始卫星轨道总云量预报数据，计算卫星轨道总云量预报数据修正系数；对原始卫星轨道总云量预报数据进行修正，得到修正的卫星轨道总云量预报数据。本发明的修正方法及修正系统能够修正数值预报系统性误差，得到更准确的云量预报数据。

技术领域

本发明涉及航天气象领域，尤其涉及一种商遥卫星轨道总云量预报修正方法及修正系统。

背景技术

商业遥感卫星(以下简称商遥卫星)具有高空间分辨率、高时间分辨率、覆盖区域广、制造成本低等优点，在国土资源调查、城市规划、地图编制、城市监管、林业、环保、资源管理、金融保险以及互联网等行业都有广泛而重要的应用。我国首个商遥卫星“高景一号”01/02卫星于2017年1月正式具备运营能力，03/04卫星与之构成星座后于2018年1月开始商业化运营服务。

就商遥卫星的拍摄而言，卫星自身参数、天气因素、信号与数传等等都会影响其拍摄，其中总云量是影响卫星拍摄的一个关键因素，历史统计表明商遥卫星废片率在70％左右，其中90％以上的废片是由于云的遮蔽照成。因此，为商遥卫星提供准确的总云量预报产品，能够降低废片率，带来显著的经济效益和社会效益。

20世纪70年代以来，数值天气预报作为全球预报技术的主要发展方向，给气象科学的发展带来了革命性的进步，支撑了预报准确率的持续提高。高景一号的拍摄是以一轨一景来分割的。作为极轨卫星，高景一号每次过境会拍摄一“轨”卫星条带数据，为便于管理和后续处理，将整轨按照幅宽进行切割，形成一个个接近等边的平行四边形的“景”。高景一号幅宽12km，每一景即12km*12km范围，需要提供0.1°*0.1°云量格点数据。因此，高景一号商业运营规划需要0.1°*0.1°全球总云量短期预报。在为高景一号商业运营规划提供总云量预报产品中，对2017年3月1日至5月31日的总云量预报准确率进行验证，显示：在亚欧大陆东部地区(70°～140°E，0°～60°N)，包括东亚和南亚部分区域，48h内预报准确率在0.570～0.763之间，平均0.650，其中孟加拉湾(0.584)和青藏高原(0.598)为准确率较低的地区，而赤道地区(0.611)和高纬度地区(0.620)较其余纬度整体偏低。反映出现有业务数值预报数据库对大尺度云系的预报准确率较高，而赤道、孟加拉湾这类局地云系多发的区域，以及青藏高原这样典型的复杂区域，云量预报均有待改进。

目前，业务数值预报数据库借助优质的形势场预报、高质量的基本气象变量预报和不断改进的参数化方案，可以较好地预报总云量。以2017年3月1日11时为例，对比风云二号卫星反演的总云量(即云量实况)与相应时刻的业务数值预报数据库预报的总云量(即云量预报值)可知，预报的总云量和卫星反演的总云量整体一致性较好，不仅分布形态基本吻合，而且在中纬涡旋云系、赤道云带、极区锋面云系等细节的刻画上也颇为一致。但是，也可以直观地看到，业务数值预报数据库预报的总云量值显著偏大，在赤道和极区更为明显；同时在孟加拉湾和青藏高原附近地区也有明显的云系漏报。通过随机抽取并对比若干时次的预报值和反演值，发现预报值整体偏大、部分地区漏报云系的现象是普遍存在的，其显著影响模式评分检验结果，对总云量预报在商遥卫星规划中的实际应用效果也产生影响。

进一步分析业务数值预报数据库的流程发现，这种偏差可能与模式中使用的参数化方案相关，而利用现有的参数化经验公式无法实现偏差修正。因此，考虑通过一些算法来修正总云量预报的量值。