[发明专利]一种基于模拟亮温的MWHTS观测亮温的分类方法

说明书

一种基于模拟亮温的MWHTS观测亮温的分类方法，属于微波遥感技术领域。针对我国风云三号C星和D星搭载的重要载荷——微波湿温探测仪（MWHTS），本发明提供一种基于模拟亮温的MWHTS观测亮温的分类方法，所述方法包括建立包含MWHTS观测亮温、MWHTS模拟亮温和大气参数的匹配数据集；以大气参数中的云水总含量为参考值，建立MWHTS观测亮温的参考晴空数据集、参考云天数据集和参考雨天数据集；求解MWHTS模拟亮温与MWHTS观测亮温之间的亮温差值的绝对值，获得亮温差值绝对值；以参考晴空数据集和参考雨天数据集中的数据量为参考，分别建立基于亮温差值绝对值的晴空阈值和雨天阈值，进而获得MWHTS晴空观测亮温、MWHTS云天观测亮温和MWHTS雨天观测亮温。

技术领域

本发明涉及微波遥感技术领域，尤其涉及一种基于模拟亮温的MWHTS观测亮温的分类方法。

背景技术

微波辐射计可探测大气温度、湿度、云水信息以及雨水信息等大气参数，微波辐射计观测亮温与大气参数之间的映射关系可用微波辐射传输方程表示。当微波辐射计对不同大气条件下的大气参数进行探测时，相应的微波辐射传输方程的非线性强度有很大不同。在晴空大气中，微波辐射计主要探测的是大气的温度和湿度信息，其观测亮温与大气温度和湿度之间的映射关系相对简单，然而一旦有云出现在探测路径中，云的吸收和散射效应会使微波辐射传输方程的非线性增强，而当探测路径中有降雨存在时，微波辐射传输方程的非线性会进一步增强。微波辐射计观测亮温的应用分为反演应用和正演应用，当使用微波辐射计观测亮温反演各种大气参数时，如果能对观测亮温按照不同的大气条件进行分类，便能更加准确的描述不同大气参数与观测亮温之间的映射关系，进而获得更高的大气参数的反演精度。对于正演应用来说，对微波辐射计观测亮温进行分类处理，尤其晴空观测亮温的选择，对于微波辐射计通道的探测能力评估、数据质量评价以及硬件开发具有重要的理论指导意义。

目前，对于微波辐射计的反演应用来说，只能使用微波辐射计观测亮温本身的数据特征进行分类，微波辐射计的反演应用才能工程实现。然而，对于微波辐射计的正演应用来说，微波辐射计的观测亮温分类是使用第三方数据源来实现的，如红外云产品、气候学数据集中的云量参数或者云水总含量等。对于使用第三方数据源进行微波辐射计观测亮温分类存在两个弊端：第一个弊端是第三方数据源本身存在一定的误差，影响分类的准确性；第二个弊端是对于采用交轨扫描方式的微波辐射计而言，其探测路径是倾斜的，而气候学数据集中的云量参数以及云水总量都是垂直方向的积分含量，因此，以气候学数据集中的大气参数进行微波辐射计观测亮温的分类，分类效果较差。

微波湿温探测仪（MWHTS）是风云三号C星D星上的重要载荷，采用对地张角±53.35°的交轨扫描方式进行大气探测，在数值天气预报、气候学研究以及极端天气预测与分析等领域发挥了重要作用。MWHTS 98%以上的观测亮温均是对倾斜路径上的大气信息的探测，因此使用气候学数据集中的大气参数进行MWHTS观测亮温的分类的准确性差。在MWHTS观测亮温的正演应用中，MWHTS观测亮温的分类效果是使用辐射传输模型对模拟亮温的计算精度来评价的，对于分类后晴空和云天条件下的辐射计观测亮温，如果微波辐射传输模型的模拟亮温的计算精度越高，分类效果越好。而对于雨天条件下的MWHTS观测亮温，由于辐射传输模型在计算模拟亮温时忽略了雨的散射效应，那么模拟亮温的计算精度越差则表示该组模拟亮温对应的观测亮温越有可能是雨天观测亮温，因此微波辐射传输模型的模拟亮温计算精度越差，则表示雨天观测亮温分类效果越好。从MWHTS观测亮温的分类效果评价的角度出发，可对MWHTS观测亮温进行MWHTS模拟亮温的计算，基于MWHTS观测亮温与模拟亮温之间的亮温差值设置MWHTS观测亮温的在不同大气条件下的分类阈值。

发明内容