【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星遥感领域，更具体地，涉及一种卫星温度廓线产品订正方法及装置。
技术介绍
1、温度廓线（temperature profile），是描述大气中的温度随高度分布的曲线。大气温湿廓线是大气热力学的重要参数，获取高分辨率的大气温湿度垂直分布有助于揭示大气内部运动的规律、理解不同尺度天气的演变机理。同时，大气温湿廓线作为数值预报模式的基本变量和辐射传输模式的必要输入，对数值天气预报的准确性提升有重要作用。无线电探空是获取大气垂直温湿信息的主要手段，具有较高的精度和代表性，但受到观测时间和站点分布的限制，无法满足精细化无缝隙的气象业务需求。卫星观测具有时空分辨率高、覆盖面积广的特点，偏远或地理条件复杂区域（如海洋、高山等）的大气信息都可从中获得，而红外高光谱探测仪具有高光谱分辨率的优点，可连续获取高分辨率的大气垂直要素。随着遥感技术的发展，国内外研制了多台卫星高光谱载荷用于探测高精度的大气温湿信息，如大气红外探测器（atmospheric infrared sounder，airs）、红外大气探测干涉仪（infraredatmospheric sounding interferometer，iasi）、跨轨红外探测器（cross-track infraredsounder，cris）、以及干涉式大气垂直探测仪（geostationary interferometric infraredsounder, giirs）等。其中风云四号静止卫星搭载的giirs具备范围大、频次高的观测优势，可获取高时空分辨率的大气温度、湿度廓线，
2、掌握卫星产品的探测精度是开展卫星资料研究和业务应用的基础，围绕风云四号a星（fy-4a）giirs的反演性能和精度验证，目前国内外已有许多研究成果。有学者基于人工神经网络方法利用giirs模拟亮温反演大气参数，并与iasi对比，发现giirs温度反演精度在大气低层优于iasi，在高层误差大于iasi，而giirs大气湿度反演精度明显优于iasi。ren等利用2020-2021年冬季探空检验giirs温度廓线产品，并对缺失数据进行了重建，结果表明giirs温度平均偏差（mean bias，mb）为0.07 k，均方根误差（mean squared error，rmse）为2.546 k，误差在上、下对流层相对较大，在中对流层较小。有学者基于探空对2020年giirs温度廓线开展长序列的系统性评估，研究表明产品在高度层次和月份统计上受云活跃度影响较大；夏秋两季精度明显优于冬春季，低海拔地区温度廓线产品质量整体优于高海拔地区。此外，有学者进一步针对不同地区和天气过程类型对fy-4a/giirs廓线产品精度进行了检验和应用分析。
3、以上针对giirs廓线产品的精度研究都表明其存在随高度变化的系统性误差，但是如何针对这些误差做进一步处理——这正是提高产品可信度和实用性的关键——相关报道较少。系统性误差会导致廓线产品在实际业务应用中的负面效果，例如错误估计强对流潜势、不满足变分同化要求的无偏假设等，因此对廓线产品的系统性误差进行订正，能够更好地发挥产品的作用。
4、目前针对大气温度廓线类产品的订正技术以线性订正为主，有学者利用线性回归拟合一元方程，对实测的地基微波辐射计观测亮温数据进行偏差订正，使之更接近模拟亮温，从而提升了地基微波辐射计的反演精度。有学者使用线性订正，以探空和era5再分析资料为标准，依据最小二乘原理进行回归分析，得到线性回归方程系数，再针对地基微波辐射计的二级数据（也就是大气温湿度廓线）进行偏差订正，结果表明雨天探空数据对辐射计温、湿度的线性偏差订正效果优于晴天、云天，探空数据修正后的era5数据能较好提升辐射计温湿廓线精度，且在雨天效果优于晴云天。
5、总的来说，现有针对大气温度廓线产品的订正研究以地基微波辐射计为主，而卫星温度廓线产品的订正方法相关报道较少，主流的订正方法以线性订正最为常见。
6、理论上讲，任何测量(或估计)都不可避免地存在误差，根据其不同统计特征可分为两种:系统误差和随机误差。随机误差是观测资料中普遍存在的固有特性，在统计上常呈平均值为零的正态分布。因此，随机误差的影响程度在气候平均处理中可基本被消除。系统误差与随机误差的主要差别在于其平均值不为零，在资料平均处理时会出现与实际状况明显的偏差，当时间序列或空间分布上系统误差不一致时，就会产生资料的不均一性，严重影响研究结果。而系统误差又有独立误差和非独立误差之分，所谓独立误差，是指误差不随区域、时间或是观测值大小而变化，可通过对整个气象场减去相同的常数来消除，订正方法相对简单。而在实际的气象资料场中，最为普遍存在的是非独立误差，这种误差会随观测量而变化，订正较为困难。对于时空分辨率较高的卫星反演资料，它不仅存在明显的非独立系统误差，且误差随时间和空间变化大，通常的线性方法难以订正。可见，如何有效剔除或减小卫星反演大气温度廓线资料的系统误差是一个具有挑战性的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种卫星温度廓线产品订正方法及装置，有效剔除或减小卫星反演大气温度廓线资料的系统误差，解决时空分辨率较高的卫星反演资料由于误差随时间和空间变化大，通常的线性方法难以订正的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供了一种大气温度廓线订正方法，包括以下步骤：
4、获取卫星温度廓线产品的卫星反演大气温度廓线及其质量标记和云况信息；
5、根据卫星反演大气温度廓线的质量标记和云况信息，在预构建的经验累积分布查找表中选择对应的子表；所述经验累积分布查找表包括多个对应卫星反演大气温度廓线的质量标记和云况信息的子表；所述子表中记载有在对应质量标记和云况信息下的各高度层的卫星反演温度和卫星累积概率分布的对应关系以及探空累积概率分布与探空观测温度的对应关系；
6、根据所述卫星反演大气温度廓线得到各高度层的待订正的卫星反演温度，根据所述待订正的卫星反演温度，基于所述子表，获得各高度层的待订正的卫星反演温度对应的卫星累积概率分布，并基于卫星累积概率分布获取各高度层的与卫星累积概率分布最接近的探空累积概率分布所对应的探空观测温度；
7、将该探空观测温度作为对应的待订正的卫星反演温度的温度订正值，对所述卫星反演大气温度廓线进行订正。
8、进一步的，所述经验累积分布查找表的预构建方法包括：
9、基于卫星温度廓线产品和探空资料获取卫星反演温度样本和探空观测温度样本；
10、对所述卫星反演温度样本和探空观测温度样本进行预处理，得到样本对；所述样本对包括时间和空间上是同时匹配的卫星反演温度样本和探空观测温度样本；
11、根据卫星反演大气温度廓线的质量标记和云况信息，分别统计所述样本对中在同一云况信息、质量标记下卫星反演温度样本和探空观测温度样本在不同高度层的经验累积分布函数，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，所述经验累积分布查找表的预构建方法包括：
3.根据权利要求2所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，对所述卫星反演温度样本和探空观测温度样本进行预处理，得到样本对，包括：
4.根据权利要求3所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，将质量控制和插值后的探空观测温度样本和卫星反演温度样本进行时空间匹配，包括：
5.根据权利要求4所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，对每一个探空站点计算其与周围卫星廓线产品的临近距离的计算方法包括：根据经纬度计算，将探空站点和卫星观测点的经度差平方加纬度差平方再开根；
6.根据权利要求2所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，根据卫星反演大气温度廓线的质量标记和云况信息，分别统计所述样本对中在同一云况信息、质量标记下卫星反演温度样本和探空观测温度样本在不同高度层的经验累积分布函数，包括：
7.根据权利要求6所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特
8.根据权利要求1所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，所述卫星温度廓线产品为来自国家卫星气象中心官网的FY-4B/GIIRS大气垂直探测区域合成产品；
9.一种卫星温度廓线产品订正装置，其特征在于，包括：
10.一种卫星温度廓线产品订正装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
...【技术特征摘要】
1.一种卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，所述经验累积分布查找表的预构建方法包括：
3.根据权利要求2所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，对所述卫星反演温度样本和探空观测温度样本进行预处理，得到样本对，包括：
4.根据权利要求3所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，将质量控制和插值后的探空观测温度样本和卫星反演温度样本进行时空间匹配，包括：
5.根据权利要求4所述的卫星温度廓线产品订正方法，其特征在于，对每一个探空站点计算其与周围卫星廓线产品的临近距离的计算方法包括：根据经纬度计算，将探空站点和卫星观测点的经度差平方加纬度差平方再开根；
6.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：金子琪，余贞寿，张红蕾，陆正奇，张树宪，
申请(专利权)人：浙江省气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。