[发明专利]一种基于国产超光谱卫星的大气河识别方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于国产超光谱卫星的大气河识别方法及系统，相关方法包括：对全球水汽柱总量数据集进行平滑处理并排除热带水汽干扰，再进行大气河事件的初步识别，若初步识别为大气河事件，则划分大气河发生区域；利用大气河发生区域内的多年际水汽柱总量分布确定阈值，并利用阈值从所述大气河发生区域中提取大气河路径；利用大气河路径中最高水汽柱总量对应的像素点计算大气河轴线，并利用大气河轴线判断是否属于气旋系统；若属于，则表明初步识别的大气河事件为误判；若不属于，则表明最终识别出的大气河事件。上述方案能够实现全球范围全自动的大气河识别，无需繁琐的图像细化处理，也可以滤除非大气河引起的其他强水汽输送事件的干扰。

技术领域

本发明涉及地球物理领域，尤其涉及一种基于国产超光谱卫星的大气河识别方法与系统。

背景技术

大气河是一种位于对流层下部的狭长水汽输送带，通常发生在中高纬度，起源于热带和亚热带洋面，可以将大量水汽输送至中、高纬度地区。大气河覆盖地球周长不足1/10，却在中纬度向极地输送的水汽总量中占比超过9/10，是产生强降水和洪水的关键因素。因此，对全球极端水文事件研究而言，精准识别大气河事件尤为重要。大气河的当前定义是：“狭窄而短暂的强水平水汽输送走廊，通常与温带气旋冷锋前的低空急流有关”。由于该定义并未指定大气河的长度、宽度和水汽输送量的具体数值，而是强调了大气河的形态特征及其与天气系统间的相关性，不利于识别大气河事件。因此，需要将大气河的形态特征数值化。一般认为：水汽输送方向从赤道指向高纬度，长度大于2000km，宽度小于1000km，且水汽柱总量大于2cm的区域为大气河发生区域。

目前可以用于识别大气河事件的水汽数据包括：(1)卫星观测的水汽柱总量；(2)模式模拟的水汽通量。已有对比结果表明，两种数据识别出的大气河数目与形态几乎相同，证明了利用卫星观测的水汽柱总量识别大气河事件的可行性。但是，目前的大气河事件识别方案主要存在如下技术问题：(1)无法实现全球范围的全自动识别；(2)涉及较为繁琐的图像细化处理；(3)存在其他强水汽输送事件的干扰，影响大气河事件识别的准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于国产超光谱卫星的大气河识别方法与系统，它是一种全球范围的、全自动的大气河识别方案，无需繁琐的图像细化处理，也可以滤除非大气河引起的其他强水汽输送事件的干扰。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于国产超光谱卫星的大气河识别方法，包括：

获取利用国产卫星超光谱反演的全球水汽柱总量数据集，对全球水汽柱总量数据集进行平滑处理并排除热带水汽干扰，获得修正后的全球水汽柱总量数据集；

从修正后的全球水汽柱总量数据集进行大气河事件的初步识别，若初步识别为大气河事件，则划分大气河发生区域；

利用大气河发生区域内的多年际水汽柱总量分布确定阈值，并利用阈值从所述大气河发生区域中提取大气河路径；

利用大气河路径中最高水汽柱总量对应的像素点计算大气河轴线，并利用大气河轴线判断是否属于气旋系统；若属于气旋系统，则表明初步识别的大气河事件为误判；若不属于气旋系统，则表明最终识别出的大气河事件。

一种基于国产超光谱卫星的大气河识别系统，包括：

数据获取与修正单元，用于获取利用国产卫星超光谱反演的全球水汽柱总量数据集，对全球水汽柱总量数据集进行平滑处理并排除热带水汽干扰，获得修正后的全球水汽柱总量数据集；

初步识别与区域划分单元，用于从修正后的全球水汽柱总量数据集进行大气河事件的初步识别，若初步识别为大气河事件，则划分大气河发生区域；

大气河路径提取单元，用于利用大气河发生区域内的多年际水汽柱总量分布确定阈值，并利用阈值从所述大气河发生区域中提取大气河路径；