大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质，其中，大气可降水量反演方法包括：基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度；其中，三个通道包括：两个热红外分裂窗通道和一个其他热红外通道；两个热红外分裂窗通道是是10μm至13μm之间的大气窗口内两个相邻通道，其他热红外通道是除热红外分裂窗通道外，其他对水汽值敏感的通道；将三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量。有效实现大气可降水量的时空分布连续、高空间分辨率的反演，提高大气可降水量反演的精度。提高大气可降水量反演的精度。提高大气可降水量反演的精度。

【技术实现步骤摘要】
大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及水汽反演
，尤其涉及一种大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]大气可降水量(Total Precipitable Water，TPW)，也称大气水汽总量，是指晴空条件下大气垂直气柱方向大气可降水总量。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。
[0003]此外，大气可降水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、飓风路径和强度预测。是监测及预报全球或局地气温变化、气候变化以及中小尺度恶劣天气的一个至关重要的气象因子。精确确定大气可降水量的含量及其变化情况对气象预报、气候变化监测、水文监测、资源遥感、大地测量等领域的发展均具有十分重要的意义。
[0004]现有的大气可降水量的常规观测手段，受到检测站以及环境因素的制约，探测的精度不能满足大气可降水量时空分辨率的要求，无法细致描述水汽时间及空间分布状况，检测精度有限，反演所得到的大气可降水量值误差较大。
[0005]因此，如何提供一种大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质，有效实现大气可降水量的时空分布连续、高空间分辨率的反演，提高大气可降水量反演的精度，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种大气可降水量反演方法及系统、电子设备和存储介质。
[0007]本专利技术提供一种大气可降水量反演方法，包括：
[0008]基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度；其中，所述三个通道包括：两个热红外分裂窗通道和一个其他热红外通道；所述两个热红外分裂窗通道是是10μm至13μm之间的大气窗口内两个相邻通道，所述其他热红外通道是除热红外分裂窗通道外，其他对水汽值敏感的通道；
[0009]将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量；
[0010]其中，所述辅助信息包括：时间信息、空间信息和观测角度信息；所述大气可降水量反演模型是基于样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量确定的。
[0011]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，所述基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度，具体包括：
[0012]基于所述预设卫星采集的目标区域的所述三个通道的辐射亮度数据和云检测数据，分别筛选出目标区域晴空条件下所述三个通道的辐射亮度数据；
[0013]基于所述目标区域晴空条件下所述三个通道的辐射亮度数据，确定所述目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度。
[0014]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，在所述将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量的步骤之前，还包括：
[0015]基于大气廓线和对应的地表信息，确定所述样本模拟辐射亮度温度；其中，所述地表信息用于反应大气廓线对应的地表特征；
[0016]基于所述样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量确定大气可降水量反演模型；
[0017]其中，所述样本辅助信息包括：样本时间信息、样本空间信息和样本观测角度信息。
[0018]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，所述地表信息包括：地表压强、地表温度、地表类型和地表比辐射率；
[0019]对应的，所述基于大气廓线和对应的地表信息，确定所述样本模拟辐射亮度温度，具体包括：
[0020]基于大气廓线和对应的地表压强、地表温度、地表类型和地表比辐射率，根据快速传辐射传输模式进行模拟亮温计算，选择所述预设卫星使用的传感器系数文件，确定三个通道对应的所述样本模拟辐射亮度温度。
[0021]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，所述将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量，具体包括：
[0022]基于所述空间区域划分标准和所述空间信息，确定与所述目标区域匹配的目标多元非线性回归模型；其中，所述目标多元非线性回归模型为所述大气可降水量反演模型根据空间区域划分标准得到的，与所述空间信息向匹配的子模型；
[0023]将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入目标多元非线性回归模型中，反演得到目标大气可降水量。
[0024]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，所述预设卫星为风云三号D星，采集所述辐射亮度数据的传感器为中分辨率光谱成像仪II型；所述热红外分裂窗通道包括：中心波长在10.8μm的通道和中心波长在12.0μm的通道；所述其他热红外通道为中心波长在7.2μm的通道；
[0025]对应的，在将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量的步骤之前，还包括：
[0026]基于所述样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量，根据参数化分析，构建所述大气可降水量反演模型，确定大气可降水量表达式；
[0027]将所述目标区域匹配的目标样本模拟辐射亮度温度、目标样本地表压强、目标样本辅助信息和目标样本大气可降水量代入大气可降水量表达式中，得到所述大气可降水量表达式中各拟合系数值；
[0028]将所述各拟合系数值代入所述大气可降水量表达式中，确定所述大气可降水量反演模型；
[0029]其中，所述大气可降水量表达式为：
[0030]TPW＝C0+C1T
B7.2
+C2T
B10.8
+C3T
B12.0
+C4T
B7.22
+C5T
B12.02
+C6(T
B12.0
‑
T
B10.8
)+C7(T
B12.0
‑
T
B10.8
)2+C8ps+C9mon+C
10
lat+C
11
zen；
[0031]式中，C0‑
C
11
为拟合系数，T
B7.2
、T
B10.8
和T
B12.0
分别表示下标通道对应的辐射亮度温度，ps为地表压强，mon为时间信息，lat为空间信息，zen为观测角度信息。
[0032]根据本专利技术提供的大气可降水量反演方法，所述基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度，具体包括：
[0033]基于所述预设卫星采集的目标区域的所述三个通道的辐射亮度数据和云检测数据，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气可降水量反演方法，其特征在于，包括：基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度；其中，所述三个通道包括：两个热红外分裂窗通道和一个其他热红外通道；所述两个热红外分裂窗通道是是10μm至13μm之间的大气窗口内两个相邻通道，所述其他热红外通道是除热红外分裂窗通道外，其他对水汽值敏感的通道；将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量；其中，所述辅助信息包括：时间信息、空间信息和观测角度信息；所述大气可降水量反演模型是基于样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量确定的。2.根据权利要求1所述的大气可降水量反演方法，其特征在于，所述基于预设卫星采集的目标区域三个通道的辐射亮度数据，确定目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度，具体包括：基于所述预设卫星采集的目标区域的所述三个通道的辐射亮度数据和云检测数据，分别筛选出目标区域晴空条件下所述三个通道的辐射亮度数据；基于所述目标区域晴空条件下所述三个通道的辐射亮度数据，确定所述目标区域晴空条件下三个通道对应的辐射亮度温度。3.根据权利要求1所述的大气可降水量反演方法，其特征在于，在所述将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量的步骤之前，还包括：基于大气廓线和对应的地表信息，确定所述样本模拟辐射亮度温度；其中，所述地表信息用于反应大气廓线对应的地表特征；基于所述样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量确定大气可降水量反演模型；其中，所述样本辅助信息包括：样本时间信息、样本空间信息和样本观测角度信息。4.根据权利要求2所述的大气可降水量反演方法，其特征在于，所述地表信息包括：地表压强、地表温度、地表类型和地表比辐射率；对应的，所述基于大气廓线和对应的地表信息，确定所述样本模拟辐射亮度温度，具体包括：基于大气廓线和对应的地表压强、地表温度、地表类型和地表比辐射率，根据快速传辐射传输模式进行模拟亮温计算，选择所述预设卫星使用的传感器系数文件，确定三个通道对应的所述样本模拟辐射亮度温度。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的大气可降水量反演方法，其特征在于，所述将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量，具体包括：基于所述空间区域划分标准和所述空间信息，确定与所述目标区域匹配的目标多元非线性回归模型；其中，所述目标多元非线性回归模型为所述大气可降水量反演模型根据空间区域划分标准得到的，与所述空间信息向匹配的子模型；将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入目标多元非线性
回归模型中，反演得到目标大气可降水量。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的大气可降水量反演方法，其特征在于，所述预设卫星为风云三号D星，采集所述辐射亮度数据的传感器为中分辨率光谱成像仪II型；所述热红外分裂窗通道包括：中心波长在10.8μm的通道和中心波长在12.0μm的通道；所述其他热红外通道为中心波长在7.2μm的通道；对应的，在将所述三个通道对应的辐射亮度温度、目标地表压强和辅助信息输入大气可降水量反演模型中，反演得到目标大气可降水量的步骤之前，还包括：基于所述样本模拟辐射亮度温度、样本地表压强、样本辅助信息和样本大气可降水量，根据参数化分析，构建所述大气可降水...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琳，王维实，胡菊旸，赵德馨，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，
类型：发明
国别省市：