[发明专利]基于极轨气象卫星搭载的MERSI-Ⅱ仪器的全天候云相态反演方法

说明书

本发明涉及气象分析领域，公开了基于极轨气象卫星搭载的MERSI‑Ⅱ仪器的全天候云相态反演方法，具体包括：利用极轨气象卫星多光谱成像仪搭载的热红外通道获取的有效云发射率来计算有效吸收光学厚度，即β。对于不同通道组合的β比，液态水云和冰云在多数有效粒子半径范围内都是可以区分的。结合使用β比和不同通道的亮温，通过低表面发射率检测、不透明云检测、水汽通道多层云检测、红外窗区通道的多层云检测、均质冻结检测、水汽通道冰云检测、次级冰云检测、混合相态云检测、多冷却液态云检测等一系列检测，判定出云相态。实施本发明的技术方案避免了受太阳天顶角的限制，从而可获取极轨气象卫星的全天候云相态反演产品。

技术领域

本发明涉及气象分析领域，尤其涉及一种基于极轨气象卫星搭载的MERSI-Ⅱ仪器的全天候云相态反演方法。

背景技术

风云三号(FY-3)气象卫星是我国第二代极轨气象卫星，目标是实现在全球大气和地球物理要素的全天候、多光谱和三维观测，主要为中期数值天气预报提供气象参数，并监测大范围自然灾害和生态环境，同时为研究全球环境变化、探索全球气候变化规律以及海洋、农业、林业、航空和军事等部门提供气象信息。其中，中分辨率光谱成像仪-微光型Ⅱ(MERSI-Ⅱ，Medium Resolution Spectral Imager)是FY-3极轨气象卫星关键成像仪器，通过对微光和红外波段多光谱连续综合观测，实现云、水汽、陆地表面特性等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演。FY-3极轨气象卫星上搭载的MERSI-Ⅱ仪器在继承中分辨率光谱成像仪-Ⅱ型全部红外通道设置基础上增加可见光微光通道，可实现晨昏轨道上的微光和红外探测能力。MERSI-Ⅱ共设置8个观测通道，其中包括1个微光通道和7个热红外通道，其中2个红外分裂窗通道的空间分辨率为250米，其余通道的空间分辨率为1000米。可通过MERSI-Ⅱ的所有通道获取昼夜全球观测数据。

而云对地气系统的辐射收支平衡、热量平衡和湿度分布有重大影响，参与多种正负反馈过程，是气候系统的内部参数。厚的水云能反射大部分太阳辐射，而较高而薄的冰云则能阻止长波辐射射向太空。对不同云类型和相态的正确检测、识别和应用，可以在气候研究中更合理地使用云的信息。云与天气也存在密切关系，不同的云类型和相态反映了不同的大气状况，因而对云进行正确的分类有助于改善天气预报精度。水云和冰云对地球能量平衡的影响不同，水云反射短波辐射，而冰云可以吸收地球向外的辐射或者将其返回地球表面。目前，人们对暖云和卷云的热力及动力特性的认识已经取得了一些发展，对于混合相态云的认识还有相当大的距离。混合相态云是主要的降水云，其发展过程通常决定了降水过程的发展。因此，精确的云相态判识非常重要，不仅在天气预报中对于暴雨的预报具有现实的指导意义，为人工影响天气作业提供依据，而且还可以为天气和气候模式的改进提供参考。因此，云相态的反演研究对于揭示天气气候系统发生发展的物理机制有着十分重要的意义。

而现有技术中极轨气象卫星的云相态的精确反演中通常会使用可见光通道和近红外通道，由于可见光和近红外通道观测不连续，因此只能在白天进行计算而获取云相态产品，而夜晚无法进行反演，因此无法获取全天候的云相态产品。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于极轨气象卫星搭载的MERSI-Ⅱ仪器的全天候云相态反演方法，只需基于热红外通道进行极轨气象卫星的云相态反演，而不受太阳天顶角的限制，从而获取极轨气象卫星的全天候云相态反演产品。

基于极轨气象卫星搭载的MERSI-Ⅱ仪器的全天候云相态反演方法，包括：

步骤一、通过搭载于极轨气象卫星FY-3E上的MERSI-Ⅱ仪器获取预设的4个目标热红外通道的辐射数据；该4个目标通道的辐射波长分别为7.2μm、8.55μm、10.8μm和12μm。