基于FY-3B星微波成像仪MWRI观测亮温的热带气旋降水反演研究

发布时间：2023-11-24 22:34

　　热带气旋是起源于热带海域的快速旋转的涡旋系统,总是伴随着强风和暴雨,登陆期间给人类的生命和财产带来巨大的损失。星载被动微波遥感的发展实现了热带气旋准确有效的实时监测。微波成像仪(Microwave Imager,MWRI)是我国第二代极轨气象卫星风云三号B星(FY-3B)主要载荷之一,能够提供全天候全天时的微波辐射探测,为热带气旋的研究提供了良好的观测数据。本文将针对热带气旋表面降水的微波遥感机制和方法进行深入研究,为热带气旋提供有效的评价参数。本论文将针对两个物理算法对降水反演进行研究:1)基于被动微波辐射观测资料的Wentz&Spencer(简称W/S)物理反演算法;2)基于主动降水雷达观测数据和前向辐射传输模型构建先验数据库进行降水反演研究的MWRI GPROF算法。本文首先针对仅使用被动微波辐射观测资料的W/S物理算法进行热带气旋表面降雨率反演研究。W/S降水反演算法是基于FY-3B MWRI 18.7GHz和36.5GHz的垂直和水平极化亮温进行热带气旋降水反演的物理算法。该算法利用云雨吸收系数与降雨率之间直接且唯一的关系进行降水反演。为了评估该算法反演性能,将热带气...

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
缩略词
第1章 绪论
    1.1 热带气旋被动微波遥感研究的意义
    1.2 星载微波辐射计研究现状
        1.2.1 国际微波辐射计的研制
        1.2.2 我国微波辐射计的研制
    1.3 被动微波降水反演研究进展
        1.3.1 被动微波反演降水理论
        1.3.2 降水反演算法综述
    1.4 降水反演算法选择
    1.5 微波成像仪仪器介绍
    1.6 论文主要研究内容和目的
第2章 被动微波遥感理论
    2.1 黑体辐射定律
        2.1.1 普朗克辐射定律
        2.1.2 瑞利-金斯定律
        2.1.3 亮温和发射率
        2.1.4 基尔霍夫定律
    2.2 微波辐射与大气成分的相互作用
        2.2.1 大气吸收
        2.2.2 大气散射
    2.3 大气辐射传输方程
        2.3.1 辐射传输方程
        2.3.2 晴空条件下大气辐射传输
        2.3.3 云雨条件下大气辐射传输
        2.3.4 Eddington近似辐射传输模型
    2.4 本章小结
第3章 基于被动微波观测的W/S算法降水反演研究
    3.1 W/S物理降水反演算法实现
        3.1.1 大气透过率获取
        3.1.2 云雨吸收率代替透过率
        3.1.3 波束填充修正
        3.1.4 降雨率提取方法
    3.2 降水反演结果对比分析
        3.2.1 热带气旋个例选取及数据点匹配
        3.2.2 MWRI降水反演与NSIDC降水产品对比
        3.2.3 与AMSR-E W/S降水反演结果对比
        3.2.4 热带气旋Maon个例研究：与TRMM PR降水产品对比
        3.2.5 热带气旋降水空间分布：与TRMM TMI降水产品对比
    3.3 本章小结
第4章 基于主动微波观测的GPROF算法降水反演研究
    4.1 MWRI GPROF降水反演算法实现
        4.1.1 MWRI GPROF物理算法流程
        4.1.2 MWRI GPROF数据库的构建
        4.1.3 贝叶斯反演理论
    4.2 MWRI GPROF降水反演实现及验证
        4.2.1 FY-3B MWRI观测亮温校准
        4.2.2 热带气旋个例的选取
        4.2.3 匹配数据点重采样
        4.2.4 MWRI GPROF热带气旋降水反演结果分析
    4.3 GPROF算法与W/S算法降水反演对比分析
        4.3.1 降雨率反演结果对比分析
        4.3.2 GPROF算法和W/S算法优缺点分析
    4.4 本章小结
第5章 MWRI GPROF降水反演误差分析
    5.1 GPROF降水反演误差来源分析
    5.2 GMI/MWRI观测亮温交叉定标对反演结果影响
    5.3 数据库廓线条目大小对反演结果影响
        5.3.1 不同数据库降雨率反演结果对比
        5.3.2 不同数据库降水反演结果统计分析
    5.4 贝叶斯权重值设置对反演结果影响
        5.4.1 不同权重值的降雨率反演结果对比
        5.4.2 不同权重值的降水反演结果统计分析
    5.5 最优统计分析对降水反演结果分析
    5.6 本章小结
第6章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文创新点和主要贡献
    6.3 论文的不足之处及进一步研究内容
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3866726