一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置及方法，所述装置包括：基于微波成像仪海洋降雨产品数据的海洋降雨像元判别模块；基于星载微波数据海洋区域内的数据质量控制模块；基于微波成像仪观测亮温的降雨类型雨索引值计算模块；微波成像仪像元内的对流雨概率计算模块；针对降雨索引值数据集和对流雨概率数据集的数据处理模块；微波成像仪观测像元内的降雨类型判别模块。本发明专利技术揭示了微波成像仪观测海洋表面降雨类型判别的影响因素，为我国风云三号微波成像仪的降雨类型等业务化产品的研发提供新的方法，为提高后续降雨反演精度奠定基础。反演精度奠定基础。反演精度奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波遥感领域，特别涉及一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置及方法。

技术介绍

[0002]降雨是水循环系统中的主要动力来源，对人类生命是必不可少的。热带降雨占据全球降雨的三分之二以上，通过降雨对应的相态变化释放/吸收潜热。热带降雨为全球大气环流提供了主要能源，因此，对于热带降雨及其降雨类型的准确估计对于增强我们对地球
‑
大气
‑
水圈系统和大气规模的气候变化研究至关重要。热带降雨通常以中尺度对流系统的形式发生，该系统的特征在于区分对流区域和层状区域。对流区域的尺度范围从几公里到30公里不等，伴随着强烈的上升和下降气流。对流区域与强降雨和垂直空气运动有关，该垂直运动比典型冰晶下降速度快得多。与对流区域相比较，层状区域的垂直空气运动相对较弱，水平均匀性较高，其范围可延伸数百公里，通常产生降雨率较低(不超过10mm/h)。此外，对流雨和层状雨两种模式在潜热释放垂直廓线信息也存在很大差异。研究学者发现大规模的加热和冷却主要是由于对流雨和层状雨的潜热释放和吸收过程的主要部分。因此，对流雨和层状雨区域进行分类对全球大气能量收支平衡研究是必要的。
[0003]微波波段能够穿透云雨层，可直接获取海表信息，此外微波遥感在全球降雨监测有着全天候全天时的优势。因此，使用微波辐射观测数据能够较好的实现降雨监测及云雨分类。我国第二代极轨太阳同步气象卫星风云三号系列卫星上均搭载有微波成像仪，它是一种全功率双极化微波成像仪。微波成像仪具有5个双极化观测频段，其中10.65GHz到89.0GHz对应的频段视场依次减小(分辨率依次增加)。自微波成像仪在轨运行以来，传感器一直稳定运行并提供了连续的观测数据，用以监测总降雨量、云液态水、地表雨、雪水、海面温度、风速等大气参数。微波成像仪观测数据提高了我国数值天气预报和热带气旋路径监测预报的准确性。然而，由于当前在轨微波仪器观测分辨率较低，观测像元过大，降雨辐射特征较少，进而造成观测像元内对流雨与层状雨混合的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服目前全球海洋观测区域内微波成像仪像元降雨类型判别存在的上述问题，提供了一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置及方法。
[0005]为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术公开了一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置，包括海洋降雨像元判别模块、数据质量控制模块、降雨索引值计算模块、对流雨概率计算模块、数据处理模块和降雨类型判别模块，其中：
[0007]所述海洋降雨像元判别模块，用于获取微波成像仪L2级海洋降雨产品数据，利用微波成像仪L2级海洋降雨产品数据提供的海洋降雨标识判别微波成像仪像元内是否有雨，若微波成像仪像元有雨，则将有雨像元传递给所述数据质量控制模块，反之将无雨像元传
递给所述降雨类型判别模块；
[0008]所述数据质量控制模块，用于实现星载微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品在海洋区域内的数据质量控制及数据匹配，形成主被动数据集，并将主被动数据集传递给所述降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块；
[0009]所述降雨索引值计算模块，用于对所述数据质量控制模块传递的星载微波成像仪亮温数据计算降雨索引值，形成降雨索引值数据集，并将降雨索引值数据集传递给所述数据处理模块；
[0010]所述对流雨概率计算模块，用于对所述数据质量控制模块传递的主动雷达降雨产品数据计算对流雨发生概率，形成对流雨概率数据集，并将对流雨概率数据集传递给所述数据处理模块；
[0011]所述数据处理模块，用于对降雨类型索引数据集和对流雨概率数据集进行函数拟合，形成降雨索引值与对流雨概率关系，并将降雨索引值与对流雨概率关系传递给所述降雨类型判别模块；
[0012]所述降雨类型判别模块，用于对所述数据处理模块传递的降雨索引值与对流雨概率关系进行降雨类型判别，推算星载微波成像仪有雨像元点的降雨类型；同时结合所述海洋降雨像元判别模块传递的无雨像元，形成海洋降雨像元分类判别。
[0013]本专利技术还公开了一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别方法，利用上述星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置进行判别，包括以下步骤：
[0014]步骤1：海洋降雨判别模块采集微波成像仪海洋降雨产品数据，形成微波成像仪像元内是否有雨；若像元有雨，则将有雨像元点传递给数据质量控制模块；若像元无雨，将无雨像元传递给降雨类型判别模块；
[0015]步骤2：海洋数据质量控制模块采集微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品数据，进行数据质量控制及数据匹配，形成主被动数据集，并将主被动数据集传递给降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块；
[0016]步骤3：降雨索引值计算模块根据海洋数据质量控制模块传递的主被动数据集计算降雨索引值，形成降雨索引值数据集，并将降雨索引值数据集传递给数据处理模块；
[0017]步骤4：对流雨概率计算模块根据海洋数据质量控制模块传递的主被动数据集计算对流雨发生概率，形成对流雨概率数据集，并将对流雨概率数据集传递给数据处理模块；
[0018]步骤5：数据处理模块根据降雨类型索引数据集和对流雨概率数据集进行函数拟合，形成降雨索引值与对流雨概率关系，并将降雨索引值与对流雨概率关系传递给降雨类型判别模块；
[0019]步骤6：降雨类型判别模块根据数据处理模块传递的降雨索引值与对流雨概率关系和海洋降雨判别模块传递的无雨像元，推算降雨类型。
[0020]进一步的，所述步骤2包括以下内容：
[0021]步骤2
‑
1：根据星载微波成像仪亮温数据中海陆标识筛选海洋标识数据，提取其中的观测时间、经度/纬度地理信息和各通道亮温数据；
[0022]步骤2
‑
2：根据主动雷达降雨产品数据中海陆标识筛选海洋标识数据，提取其中的观测时间、经度/纬度地理信息和降雨率；
[0023]步骤2
‑
3：利用步骤2
‑
1和步骤2
‑
2提取的观测时间、经度/纬度地理信息根据海洋
数据点匹配方法进行微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品数据匹配，形成满足要求的匹配数据集，并将数据集传递给降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块。
[0024]进一步的，所述步骤2
‑
3的海洋数据点匹配方法为：
[0025]1)控制微波成像仪通道海洋亮温数据合理性，选取50K
‑
350K范围内亮温数据；
[0026]2)控制主动雷达降雨产品海洋降雨率的合理性，选取0
‑
150mm/h范围内的降雨率；
[0027]3)控制数据间时间差的合理性，选取时间差小于0.5小时的数据点；
[0028]4)控制数据间距离差的合理性，选取投影到地球上的距离差小于10km的数据点。
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置，其特征在于，包括海洋降雨像元判别模块、数据质量控制模块、降雨索引值计算模块、对流雨概率计算模块、数据处理模块和降雨类型判别模块，其中：所述海洋降雨像元判别模块，用于获取微波成像仪L2级海洋降雨产品数据，利用微波成像仪L2级海洋降雨产品数据提供的海洋降雨标识判别微波成像仪像元内是否有雨，若微波成像仪像元有雨，则将有雨像元传递给所述数据质量控制模块，反之将无雨像元传递给所述降雨类型判别模块；所述数据质量控制模块，用于实现星载微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品在海洋区域内的数据质量控制及数据匹配，形成主被动数据集，并将主被动数据集传递给所述降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块；所述降雨索引值计算模块，用于对所述数据质量控制模块传递的星载微波成像仪亮温数据计算降雨索引值，形成降雨索引值数据集，并将降雨索引值数据集传递给所述数据处理模块；所述对流雨概率计算模块，用于对所述数据质量控制模块传递的主动雷达降雨产品数据计算对流雨发生概率，形成对流雨概率数据集，并将对流雨概率数据集传递给所述数据处理模块；所述数据处理模块，用于对降雨类型索引数据集和对流雨概率数据集进行函数拟合，形成降雨索引值与对流雨概率关系，并将降雨索引值与对流雨概率关系传递给所述降雨类型判别模块；所述降雨类型判别模块，用于对所述数据处理模块传递的降雨索引值与对流雨概率关系进行降雨类型判别，推算星载微波成像仪有雨像元点的降雨类型；同时结合所述海洋降雨像元判别模块传递的无雨像元，形成海洋降雨像元分类判别。2.一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别方法，其特征在于，利用权利要求1所述的星载探测数据全球海洋降雨类型判别装置进行判别，包括以下步骤：步骤1：海洋降雨判别模块采集微波成像仪海洋降雨产品数据，形成微波成像仪像元内是否有雨；若像元有雨，则将有雨像元点传递给数据质量控制模块；若像元无雨，将无雨像元传递给降雨类型判别模块；步骤2：海洋数据质量控制模块采集微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品数据，进行数据质量控制及数据匹配，形成主被动数据集，并将主被动数据集传递给降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块；步骤3：降雨索引值计算模块根据海洋数据质量控制模块传递的主被动数据集计算降雨索引值，形成降雨索引值数据集，并将降雨索引值数据集传递给数据处理模块；步骤4：对流雨概率计算模块根据海洋数据质量控制模块传递的主被动数据集计算对流雨发生概率，形成对流雨概率数据集，并将对流雨概率数据集传递给数据处理模块；步骤5：数据处理模块根据降雨类型索引数据集和对流雨概率数据集进行函数拟合，形成降雨索引值与对流雨概率关系，并将降雨索引值与对流雨概率关系传递给降雨类型判别模块；步骤6：降雨类型判别模块根据数据处理模块传递的降雨索引值与对流雨概率关系和海洋降雨判别模块传递的无雨像元，推算降雨类型。
3.根据权利要求2所述的一种星载探测数据全球海洋降雨类型判别方法，其特征在于，所述步骤2包括以下内容：步骤2
‑
1：根据星载微波成像仪亮温数据中海陆标识筛选海洋标识数据，提取其中的观测时间、经度/纬度地理信息和各通道亮温数据；步骤2
‑
2：根据主动雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张软玉，孟婉婷，李雪，李恩晨，王韶飞，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：