FY3B/IRAS资料偏差订正、云检测、质量控制和同化测试
发布时间：2023-02-19 10:35
本文首先进行了卫星资料偏差订正方法的国内外综述。在此基础上采用Harris和Kelly的离线偏差订正的思想进行我国风云三号(B)气象卫星红外分光计IRAS (Infrared Atmospheric Sounder)对数值预报起主要作用的20个通道的亮温偏差订正。偏差订正分扫描偏差订正和气团偏差订正两步进行。扫描偏差是仪器观测值随扫描位置的变化而引起的。统计表明,扫描位置离星下点越远,扫描偏差则越大,且关于星下点对称。气团偏差订正主要是根据当时的天气条件进行订正,而天气条件一般采用预报因子来定量表示,本研究中以1000-300hPa的厚度,200-50hPa的厚度,模式地表温度和总可降水量作为预报因子。统计了2012年12月24日18时至2013年1月8日00时的样本数据。样本统计过程中进行了初步质量控制,把统计得到的偏差订正系数用于后期IRAS通道亮温的订正。通过对比偏差订正前后亮温偏差概率密度分布和偏差随时间稳定性变化等方面,得到订正结果是合理的。经过偏差订正后FY3B/IRAS亮温偏差概率分布更具高斯性,满足变分同化的要求。 接着研究了IRAS资料的云检测。区别于常用的通道亮温阂...
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 红外探测器资料研究的意义
1.2 红外探测器资料质量控制及变分同化的重要性
1.2.1 红外探测器资料的偏差订正
1.2.2 红外探测器资料的云检测
1.2.3 红外探测器资料的质量控制
1.2.4 变分同化的重要性
1.3 本文拟要解决的问题
1.4 主要研究的内容及章节安排
第二章 红外探测原理、IRAS仪器及GRAPES模式介绍
2.1 红外探测原理
2.1.1 大气成分和吸收气体
2.1.2 大气辐射传输理论
2.1.3 卫星遥感大气探测技术
2.2 红外分光计IRAS仪器介绍
2.2.1 IRAS仪器特性
2.2.2 IRAS光谱响应函数介绍
2.2.3 IRAS测量精度“NEDT”
2.2.4 IRAS通道权重函数和雅可比矩阵
2.3 GRAPES模式介绍
2.3.1 三维变分同化目标泛函
2.3.2 分析变量
2.3.3 变量变换
2.3.4 同化系统中的观测算子
2.3.5 背景误差协方差B矩阵
2.4 本章小结
第三章 IRAS资料的偏差订正研究
3.1 偏差订正问题
3.2 常用偏差订正方法介绍
3.3 基于Harris和Kelly离线的IRAS通道亮温偏差订正研究
3.3.1 Harris和Kelly的离线偏差订正方法以及试验设计介绍
3.3.2 IRAS通道亮温偏差订正效果验证
3.4 本章小结
第四章 IRAS资料的云检测研究
4.1 国内外红外探测器云检测常用方法介绍
4.2 IRAS云检测不同方法比较
4.2.1 基于通道亮温偏差阈值法的IRAS云检测研究
4.2.2 基于平滑梯度耦合通道信噪比的IRAS云检测研究
4.3 最小剩余法(Minimum residual method,MRM)
4.3.1 最小剩余法理论介绍
4.3.2 最小剩余法用于IRAS资料的云参数研究
4.4 本章小结
第五章 IRAS资料的质量控制研究
5.1 双权重方法
5.1.1 双权重法理论介绍
5.1.2 基于双权重法的IRAS资料的质量控制
5.2 主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)
5.2.1 PCA数学理论介绍
5.2.2 基于PCA的IRAS资料的质量控制
5.3 IRAS资料的稀疏化研究
5.4 本章小结
第六章 IRAS资料在GRAPES模式中的同化测试及误差非高斯同化理论探索
6.1 IRAS通道观测误差重估计
6.1.1 观测误差重估计理论介绍
6.1.2 IRAS通道观测误差重估计试验
6.2 基于信息熵信号自由度的IRAS通道亮温对GRAPES分析场影响诊断
6.2.1 信息熵与信号自由度(Degrees of freedom for signal,DFS)
6.2.2 同化IRAS通道亮温对GRAPES分析场影响诊断试验
6.3 IRAS资料在GRAPES模式中的同化测试
6.3.1 GRAPES-3DVar变分同化IRAS资料测试
6.3.2 GRAPES同化IRAS资料预报降水个例分析
6.4 误差非高斯广义变分同化理论探索研究
6.4.1 最小二乘法与稳健统计
6.4.2 M估计法介绍
6.4.3 观测误差非高斯广义变分同化理论研究
6.5 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 研究特色与创新
7.3 研究展望
参考文献
博士期间主持和参与的科研项目以及研究成果
致谢
本文编号：3746063
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 红外探测器资料研究的意义
1.2 红外探测器资料质量控制及变分同化的重要性
1.2.1 红外探测器资料的偏差订正
1.2.2 红外探测器资料的云检测
1.2.3 红外探测器资料的质量控制
1.2.4 变分同化的重要性
1.3 本文拟要解决的问题
1.4 主要研究的内容及章节安排
第二章 红外探测原理、IRAS仪器及GRAPES模式介绍
2.1 红外探测原理
2.1.1 大气成分和吸收气体
2.1.2 大气辐射传输理论
2.1.3 卫星遥感大气探测技术
2.2 红外分光计IRAS仪器介绍
2.2.1 IRAS仪器特性
2.2.2 IRAS光谱响应函数介绍
2.2.3 IRAS测量精度“NEDT”
2.2.4 IRAS通道权重函数和雅可比矩阵
2.3 GRAPES模式介绍
2.3.1 三维变分同化目标泛函
2.3.2 分析变量
2.3.3 变量变换
2.3.4 同化系统中的观测算子
2.3.5 背景误差协方差B矩阵
2.4 本章小结
第三章 IRAS资料的偏差订正研究
3.1 偏差订正问题
3.2 常用偏差订正方法介绍
3.3 基于Harris和Kelly离线的IRAS通道亮温偏差订正研究
3.3.1 Harris和Kelly的离线偏差订正方法以及试验设计介绍
3.3.2 IRAS通道亮温偏差订正效果验证
3.4 本章小结
第四章 IRAS资料的云检测研究
4.1 国内外红外探测器云检测常用方法介绍
4.2 IRAS云检测不同方法比较
4.2.1 基于通道亮温偏差阈值法的IRAS云检测研究
4.2.2 基于平滑梯度耦合通道信噪比的IRAS云检测研究
4.3 最小剩余法(Minimum residual method,MRM)
4.3.1 最小剩余法理论介绍
4.3.2 最小剩余法用于IRAS资料的云参数研究
4.4 本章小结
第五章 IRAS资料的质量控制研究
5.1 双权重方法
5.1.1 双权重法理论介绍
5.1.2 基于双权重法的IRAS资料的质量控制
5.2 主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)
5.2.1 PCA数学理论介绍
5.2.2 基于PCA的IRAS资料的质量控制
5.3 IRAS资料的稀疏化研究
5.4 本章小结
第六章 IRAS资料在GRAPES模式中的同化测试及误差非高斯同化理论探索
6.1 IRAS通道观测误差重估计
6.1.1 观测误差重估计理论介绍
6.1.2 IRAS通道观测误差重估计试验
6.2 基于信息熵信号自由度的IRAS通道亮温对GRAPES分析场影响诊断
6.2.1 信息熵与信号自由度(Degrees of freedom for signal,DFS)
6.2.2 同化IRAS通道亮温对GRAPES分析场影响诊断试验
6.3 IRAS资料在GRAPES模式中的同化测试
6.3.1 GRAPES-3DVar变分同化IRAS资料测试
6.3.2 GRAPES同化IRAS资料预报降水个例分析
6.4 误差非高斯广义变分同化理论探索研究
6.4.1 最小二乘法与稳健统计
6.4.2 M估计法介绍
6.4.3 观测误差非高斯广义变分同化理论研究
6.5 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 研究特色与创新
7.3 研究展望
参考文献
博士期间主持和参与的科研项目以及研究成果
致谢
本文编号：3746063
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