HY-2卫星风场资料LAPS系统融合及其应用研究

发布时间：2020-10-26 06:05

　　 HY-2卫星实现了全天时、全天候、高精度对海面风场要素的观测,为气象科学、海洋科学的研究与应用以及全球气候变化分析提供了大量的近海面环流观测反演数据。通过对卫星资料进行融合处理,可获得规范化的区域再分析资料,是高效使用HY-2卫星观测的海面风场资料(sea surface wind, SSW)的重要方式和充分利用卫星数据信息的一种趋势。本文运用NOAA (The National Oceanic and Atmospheric Administration)下属ESRL实验室研发的局地分析与预报系统LAPS (Local Analysis and Prediction System),研究HY-2卫星SSW资料在LAPS系统中的融合及产品应用。LAPS系统对数据融合过程中,具有对分析要素的时空协调以及不同要素间的相互协调进行质量控制,使气象要素满足环境演变规律的优势。为了卫星反演资料的观测信息能在融合分析场中更好地表现出来,需要选取合适的系统输入接口将卫星SSW资料输入LAPS系统,从而进行数据融合。本文分别测试利用LAPS系统地面分析模块和风分析模块进行SSW融合分析。经多重检验和统计等分析,结果表明,LAPS多源数据融合系统可用于HY-2卫星的SSW的数据融合,而且LAPS系统地面分析模块融合SSW比通过云导风分析模块融合SSW数据效果更理想。为了保障卫星反演SSW在输入LAPS系统后的数据质量,对反演的观测数据进行数据预处理后,再经接口将数据输入LAPS系统。资料预处理过程包括对HY-2卫星海面风场反演数据经异常值剔除、卫星轨道坐标网格处理、卫星数据平滑滤波等几项预处理步骤。经检验,此类预处理是必要的,可以修订卫星反演数据的固有偏差和滤除卫星精细化扫描携带的噪音,更恰当地显示卫星对近海面风场的精细化描述。交叉验证的结果显示,经预处理后的卫星反演数据在LAPS的分析场中能够有效保留原始反演数据中的重要精细化信息。通过LAPS地面分析模块融合卫星SSW,所获得的融合后区域近海面风场,分别应用于对台风“苏力”、海面高压、海上辐合线的海面风场分析。结果表明卫星反演SSW的LAPS融合风场,对海上台风、海上高压、辐合中心的海面风场的中尺度结构特征提供了更为细致和定量化的描述。尤其是LAPS融合产品改善了因卫星轨道时间变化造成的卫星扫描区相对任意固定区域,其空间覆盖率在时空上的多变性；并对海上天气系统的时间演变过程提供加密步长的多时刻展现,对系统的时间演变规律有较好的参考意义。LAPS融合系统输出的数据坐标格式更适合常规海洋预报和研究,提供了可进行物理量诊断计算的经纬度网格区域场,满足了现代专业分析和研究对时空精细化实况资料的要求。将卫星反演的SSW数据进行LAPS系统融合,获得的融合产品SSW的分析场,能够更细致地描述海面风场的中尺度结构特征以及时间演变特征,为充分及时地使用卫星SSW和更有效地提取卫星资料精细化信息提供了基础。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P412.27
【部分图文】：

背景场（数值模式预报产品）基础上采用距离权重插值将多源观测数据融合，??得到规范化经绅度网格点要素值，并对温、压、风关系采用三维变分进行约束，??对垂直水汽分布采用一维变分进行约束等。图２－１总结了?ＬＡＰＳ系统融合过程??中的逻辑数掘流，包括四层过程：源数据（第一层）通过程序格式化（第二层）??用于ＬＡＰＳ；程序产生的中间文件（第Ｈ层）为适合ＬＡＰＳ分析（第四层）的格??式。??１２??

３．３．２融合方案设计??融合试验区域位于西北太平洋海域，区域中必经韩度为（２２．５°?Ｎ，１３１。Ｅ），??ＬＡＰＳ系统分析网格采用Ｌａｍｂｅｒｔ投影，对卫星海面风资料（图３－１）进行融合??试验，方案设计如表３－１。??＾該竣?！黃島毎該詞??扛乳｜＃＃１送伊’??１２０Ｅ?１?如Ｅ?１４０Ｅ?１２０Ｅ?１３０Ｅ?１４０Ｅ??ｍｍｍｍ?ｍａｍｕｍ??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?ｉａ?２０?巧?２４?２６?２８?３０??图３－１?２０１３年７月１３日海洋－：号卫虽观测的海面风场??（ａ为升轨观测，ｂ为降轨观测；单位：ｍ／ｓ）??为了检验ＨＹ－２卫星海面风场资料（ＳＳＷ）在ＬＡＰＳ系统不同融合模块中的??融合效果，分为兰种融合方案进行融合试验：只有ＧＦＳ背景场的ＬＡＰＳ分析、??既有邸Ｓ背景场又有地面模块融合ＳＳＷ的ＬＡＰＳ分析和既有邱Ｓ背景场又有??云导风模块飄合ＳＳＷ的ＬＡＰＳ分析。用Ｌ：ａ寸论在背景场的基础上，通过不同分??析模块融合ＳＳＷ，ＬＡＰＳ分析场对背景场的改善效果。另外，每种融合方案分??别采用５ｋｍ、１０ｋｍ、２５ｋｍ?Ｈ种水平分辨率的分析网格，探究不同分辨率情况??下，卫星ＳＳＷ在分析场中的表现。??２３??

图３－２?ＬＡＰＳ分析０９时（ＵＴＣ）的海面风场??（ａ－ｃ分别为５虹１、１０ｋｍ、２５ｋｍ的分辨率，１－３分别为融合方案一至方案兰：单位：ｍ／ｓ）??图３－１为海洋１１号丑星观测的西北太平洋海面风场，该海域海面主要由一??个高皮系统控制，卫星升轨观测时（图３－ｌａ）可Ｗ看出，２（Ｔ?ＮＷ南海域海面??存在小范围的风速波动（风速大于１５ｍ／ｓ）。不同分辨率情况下
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本文编号：2856608