[发明专利]一种静止气象卫星的水汽总量与分层水汽产品的生产方法

说明书

本发明涉及一种静止气象卫星的水汽总量与分层水汽产品的生产方法，该生产方法包括：(1)变量、常量的定义及初始化，读取成像仪数据和辅助数据；(2)逐像元循环，逐大气层循环；(3)判断地表观测的大气温度和压强是否有效，并将大气温度和湿度廓线数据采样到新的大气层下，并且寻找地表气压层；(4)物理反演大气温度和湿度廓线；(5)根据湿度廓线计算分层水汽含量和大气层总水汽含量；(6)输出分层水汽含量和大气层总水汽含量结果。本发明可高频次的获取高空间分辨率的大面积覆盖的晴空区水汽总量以及低层、中层和高层的水汽量。其可以为天气预报、灾害天气预测、水循环、地气系统能量循环、气候变化研究等领域提供高频次、高精度的输入。

技术领域

本发明涉及卫星遥感定量产品处理与生产技术领域，特别涉及一种静止气象卫星的水汽总量与分层水汽产品的生产方法。

背景技术

大气中水汽的存在使得地球有别于太阳系其他星球，适宜于生物生存。水汽在大气物理和大气化学过程中都有重要的影响，还是地球大气中的一个重要温室气体。大气水汽在地气系统的能量和水分循环中扮演着重要角色。大气中水汽场的分布及其变化与各种天气系统的更替变化息息相关，因此，准确探测大气中水汽的分布非常必要。了解其空间分布对研究全球、区域和局地的水循环、能量收支以及气候变化都有很重要的意义。此外，大气水汽总量还是天气和气候模式的重要输入参数，可通过模式同化提高降雨区域精度、台风路径和强度预测。同时，在卫星遥感地表参数反演中，大气订正是关键环节，而水汽是主要影响因子，因此水汽产品对地表参数的准确反演有极其重要的作用。

从技术手段上来分类，大气水汽的探测方法可以分为无线电探空、地基遥感、卫星遥感等。无线电探空探测法一般只在每日UTC 0h与12h进行两次探测，探空站点的分布较为稀疏并且在海洋上几乎无覆盖，受时间和空间分辨率较低的影响，探空观测难以反映水汽的多变性。地基遥感探测法主要包括地基GPS、地基微波辐射计与地基太阳辐射计探测等，同样存在观测站分布稀疏以及海上几乎无覆盖等缺点，水汽探测覆盖范围较小，空间分辨率低。地基微波辐射计可提供高时间分辨率的水汽，但由于价格昂贵，使用数量少，导致其空间分辨率很低，而且易受浓云的影响，使得恶劣天气发生时观测精度较低。星载微波辐射计受地表温度影响较大，更适合于洋面而非陆面。GPS具有成本低、精度高、时间分辨率高、稳定性好和全天候等优点，已成为监测大气水汽的有力工具，并应用到天气和气候变化系统研究中。但其主要依靠地面GPS接收机，该方法只能进行点观测，空间覆盖度和分辨率比较低，且数量有限。在应用上，基于点观测的地基法反演水汽产品无法准确客观的反映水汽在水平尺度上的梯度变化，而这些变化在云、降雨以及辐射平衡的研究中起着非常关键的作用。卫星遥感把传统的“点”测量方法获取有限代表性的信息扩展为更加符合客观世界的“面”信息(区域信息)，从而可以实现高效快捷的获取大气水汽时空分布信息。目前，基于各种传感器遥感数据的水汽反演方法有很多种。根据所利用遥感数据波段的不同，可以分为热红外、可见光-近红外和微波遥感水汽反演3种。从卫星运行轨道上来说又包括极轨卫星和静止卫星，相较于极轨卫星，静止卫星的水汽获取频次可以达到分钟级。相较而言，利用卫星遥感观测数据能够以较低的成本和较高的时空分辨率在大尺度空间范围内反演出大气水汽。本发明提出基于静止气象卫星水汽总量与分成水汽产品生产方法，在卫星遥感反演水汽的主要手段中，基于静止气象卫星观测数据的大气水汽反演具有高时间频次的明显优势，可以反映出水汽的时空连续变化信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种静止气象卫星的水汽总量与分层水汽产品的生产方法。其可广泛应用于利用地球静止轨道的对地观测卫星观测数据获取高时间频次的大气分层水汽量信息，服务与气象预测预报、防灾减灾、生态环境监测保护等多领域。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静止气象卫星的水汽总量与分层水汽产品的生产方法，该生产方法包括：

(1)变量、常量的定义及初始化，读取成像仪数据和辅助数据；