[发明专利]一种基于卫星红外探测元参数的云顶高度实时计算方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星红外探测元参数的云顶高度实时计算方法，首先采集云廓线数据集、卫星高光谱传感器参数和晴空大气廓线数据集，将上述数据集通过云天辐射传输计算和晴空辐射传输计算得到晴空和云天环境亮温差值；通过计算得到的晴空和云天环境亮温差值结合云廓线数据集进行计算得到次像元云量、云顶高度与亮温差的查找表；逐层对照查找表检验云顶高度是否满足条件；若满足，则得出高光谱像元云量和云顶高度；若不满足，这继续执行上述步骤。本发明数据计算可靠。

技术领域

本发明涉及卫星探测技术领域，具体为一种基于卫星红外探测元参数的云顶高度实时计算方法。

背景技术

高光谱红外探测器资料的同化已成为当前研究最主要的关注点之一，由于受红外辐射无法穿透云层的影响，卫星高光谱红外大气探测资料在同化时进行云检测以剔除受云影响的观测非常重要。针对不同的高光谱红外大气探测器，诸多研究人员通过不同方法提出了多种高光谱红外观测资料的云检测方法。基于贝叶斯理论提出的晴空视场检测法(English et al.,1999)可以给出观测视场无云概率并能用于各种卫星资料上，但该方法最保守且只能保留约5％的资料(Pavelin et al.,2008)。二氧化碳切片法(Chahine,1974；Menzel et al.,1983)基于辐射传输主成分来反演云顶气压和有效云量，借助高光谱卫星中的窗区通道实现三维云检测，并且能将三维云参数输入快速辐射传输模式中用于模拟云区辐射。McNal ly and Watts云检测方法(McNally and Watts,2003)假定背景和观测信息无偏差，基于晴空条件下的背景亮温与实际观测亮温关系检测通道观测是否受云影响，同样为三维云检测且计算效率比二氧化碳切片法更高。云清除方法(Eyre and Watts,1987；Li et al.,2005)假定相邻视场的观测中只有云量会发生变化，综合多视场的观测得到目标视场的等效晴空辐射值，但因该假设通常很少成立而难以实际在数值预报中应用。云掩膜辅助法(Li et al.,2004)考虑到高分辨率成像仪资料能提供云掩膜、云相态等信息，能够给高光谱红外观测资料带来更多云参数以实现云检测，然而基于二维的晴空视场检测让该方法容易过多剔除高层并未受云影响的观测。经验表明：当卫星红外高光谱部分通道存在噪音较大、或像元配准等上存在较大偏差而导致难以将观测偏差良好处理的问题时，受云污染和高光谱探测数据很难和晴空数据区分，从而难以实际在数值预报中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卫星红外探测元参数的云顶高度实时计算方法，本发明是这样实现的：

一种基于卫星红外探测元参数的云顶高度实时计算方法，具体按以下步骤执行：

S₁:首先采集云廓线数据集、卫星高光谱传感器参数和晴空大气廓线数据集，将上述数据集通过云天辐射传输计算和晴空辐射传输计算得到晴空和云天环境亮温差值；

S₂:通过计算得到的晴空和云天环境亮温差值结合云廓线数据集进行计算得到次像元云量、云顶高度与亮温差的查找表；

S₃:逐层对照查找表检验云顶高度是否满足条件；

S₄:若满足，则得出高光谱像元云量和云顶高度；

S₅:若不满足，这继续执行步骤S₃。

在步骤S₃中，还包括红外成像仪云检测和基于像元面积的参数融合数据。

进一步，在步骤S₁中，通过式(1)计算红外高光谱通道的晴空亮温：