[发明专利]一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的方法及装置。该方法包括如下步骤：获得待反演卫星观测亮温数据，并进行预处理；使用演化算法建立最优非线性回归方程；将预处理后的待反演卫星观测亮温数据输入到最优非线性回归方程中进行反演，得到预设区域的水汽总量。该方法基于卫星观测亮温数据和无线电探空的水汽总量，利用演化算法自动的确定最优非线性回归方程，解决目前统计类算法需要通过大量的探索后经验性的给出回归方程的方程形式的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的方法，同时也涉及相应的反演海上大气可降水装置，属于卫星遥感技术领域。

背景技术

水汽在地气系统的能量和水分循环中扮演着重要角色，水汽通过其在大气中不同相态间的变化来进行能量的输送和转移。大气中水汽场的分布及其变化与各种天气系统的更替变化息息相关。水汽是大气中长波辐射和长波吸收的主要物质，也是大气中主要的温室气体之一，水汽对气候扰动的反馈作用非常明显，大气中水汽含量的分布和变化对地气系统的辐射收支及气候变化起到至关重要的作用。因此，对水汽的全球分布情况进行观测和研究对于灾害性天气的研究和预报、气候变化的研究以及认识地气系统的能量和水分循环均具有重要的科学意义。

大气可降水产品可以用于模式同化改善数值天气预报精度。水汽是降水的基本条件，在中尺度暴雨过程中，通过同化大气可降水数据，可以改善模式初始湿度场，提高暴雨模拟与预报效果。研究表明，使用大气可降水产品调整初始湿度场后能模拟出与实况更接近的低层湿度场结构，对暴雨的落区与强度也有一定的改善。由于微波具有一定的穿透能力，受云的影响相对较小，因此微波的大气可降水产品具有明显的优势。目前，卫星微波遥感大气可降水多数应用于海洋上空。

目前为获得大气可降水产品，通常采用的大气可降水的反演方法主要包括经验统计类反演方法和物理统计类反演方法两种。这两种反演方法在实际应用中需要预先确定回归方程的方程形式(比如线性，对数，平方等)，并且无法保证利用该回归方程获得的反演的大气可降水的精度可以达到所需要求。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于微波成像仪反演海上大气可降水的方法，包括如下步骤：

步骤S1、获得待反演卫星观测亮温数据，并进行预处理；

步骤S2、使用演化算法建立最优非线性回归方程；

步骤S3、将预处理后的待反演卫星观测亮温数据输入到最优非线性回归方程中进行反演，得到预设区域的水汽总量。

其中较优地，获得气象卫星上携带的微波成像仪待反演的各个通道的卫星观测亮温数据，并对所述卫星观测亮温数据进行预处理时剔除所述观测亮温数据中质量差的数据，得到位于海上区域的卫星观测亮温数据。

其中较优地，使用演化算法建立最优非线性回归方程，包括如下步骤：

步骤S21、设置初等函数集，并建立预设数量的满足第一反演精度的非线性回归方程；

步骤S22、对满足第一反演精度的非线性回归方程进行演化操作，得到满足第二反演精度的非线性回归方程；

步骤S23、对满足第二反演精度的非线性回归方程继续进行演化操作，以此类推，直到得到满足最终反演精度的非线性回归方程，并从中选择反演精度最高的非线性回归方程作为最优非线性回归方程。

其中较优地，建立预设数量的满足所述第一反演精度的非线性回归方程，包括如下步骤：