基于FY-4A卫星探测区域模式背景误差和观测误差估计的长波红外通道选择研究

基于FY-4A卫星探测区域模式背景误差和观测误差估计的长波红外通道选择研究

论文摘要

中国新一代静止气象卫星风云四号A星(FY-4A)上搭载的干涉式大气垂直探测仪GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)是世界上首台在静止轨道运行的高光谱红外探测仪器,拥有1650个通道,其中长波通道689个,中波通道961个。由于计算机存储能力、数据传输和变分同化时效性等限制,目前很难在业务环境中同化全部通道,并且多通道卫星信息往往存在一定的空间相关和光谱相似,故在实际应用中必须降低高光谱资料的通道维数,去除数据冗余和观测相关性,挑选出对特定目标起主要作用的通道子集,进而利用有限的通道来最大限度地提供观测信息。考虑GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)数值预报系统估计得到的FY-4A观测范围内的背景误差协方差矩阵,并且在GIIRS观测误差后验重估计的基础上,结合通道权重函数峰值和信息熵分步迭代法对其长波通道进行了通道选择研究和试验。结果表明,在给定选择通道个数时,权重函数法和信息熵方法得到的通道组合进行温度和湿度误差分析时误差整体比单一方法小,在给定通道个数(40个)少于单一方案(50个)时,误差分析结果相当。GIIRS最优通道选择的研究为该资料的同化应用建立了基础。

论文目录

  • 1 引 言
  • 2 变分同化与方法介绍
  •   2.1 变分同化
  •   2.2 权重函数
  •   2.3 信息熵
  •   2.4 通道观测误差重估计
  • 3 通道选择试验
  •   3.1 资料及模式说明
  •     3.1.1 干涉式大气垂直探测仪的观测模式
  •     3.1.2 背景误差协方差矩阵
  •     3.1.3 模式说明
  •   3.2 通道选择黑名单的建立
  •   3.3 不同通道选择方法对比研究
  •     3.3.1 通道权重函数峰值方法
  •     3.3.2 信息熵分步迭代法
  •     3.3.3 基于同化系统的观测误差后验估计
  • 4 试验结果对比
  • 5 结论和讨论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 尹若莹,韩威,高志球,王根

    关键词: 风云四号星,干涉式大气垂直探测仪,通道选择,背景误差协方差,观测误差

    来源: 气象学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 气象学

    单位: 中国科学院大气物理研究所,中国气象局数值预报中心,中国科学院大学,国家气象中心,安徽省气象信息中心

    基金: 国家自然科学基金项目(41675108,41805080),安徽省自然科学基金项目(1708085QD89)

    分类号: P412.27

    页码: 898-910

    总页数: 13

    文件大小: 6203K

    下载量: 118

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