[发明专利]一种海面台风风场的定量探测方法

说明书

本发明公开了一种海面台风风场的定量探测方法，所述方法包括：建立和训练后向传播神经网络，训练集为若干个风单元内微波散射计的后向散射系数、后向散射系数的极化方式、观测入射角、方位角信息及多频段微波辐射计观测亮度温度的数值、相应的观测频段、极化方式和观测角度，以及对应的风场数值；采集实时或指定时期的观测数据，输入训练好的后向传播神经网络，得到实时或指定时期的风场数值。本发明的定量探测方法能够提高海面台风风场的测量精度。

技术领域

本发明涉及地球遥感气象领域，具体涉及一种海面台风风场的定量探测方法。

背景技术

台风风场信息是台风表征的重要参数。对台风定强有重要意义。现有对台风风场的观测十分缺乏。目前近岸区域主要使用气象台站和地基雷达观测，观测范围受地理位置限制，十分有限，也不能进行远海地区的台风观测，无法测量台风的生长过程。在远海区域，现有的观测方法包括使用飞机进行下投探空测量，但该测量方法操作复杂，使用人工驾驶飞机时危险系数较高，且获取的是点测量数据，无法获得整个台风区域风场的全貌。目前常用的针对台风的遥感方法包括可见光和近红外、以及微波的方式。使用可见光和近红外的方法主要获取台风的云顶信息来反推台风相关参数。但台风从剖面看，并非刚体结构，且复杂，通过云顶信息难以精确推算近海面的台风的信息。使用被动微波遥感方式，通过辐射计进行海面台风风场估算通常受到分辨率的限制，结果分辨率较差。使用微波散射计进行台风观测，受到台风常伴有的降水的影响，难以进行风场的有效估算。而常规的台风数值预报模型存在区域覆盖方面的问题，而且预报精度不高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有观测远海区域难以实现、可见光红外难以穿透台风进行海面观测、辐射计单独观测分辨率低、散射计观测受到降水影响严重的问题，基于使用微波散射计后向散射系数、多频微波辐射计亮度温度联合进行台风风场定量探测，能实现海面台风较高分辨率的探测，而且微波散射计和辐射计的联合观测能通过卫星组网等方式实现全球实时覆盖，使用联合观测能解决常规的台风数值预报模型在区域覆盖方面的问题。从而提供了一种海面台风风场的定量探测方法，该方法能够有效获取台风海面风场信息。

为了实现上述目的，本发明提出了一种海面台风风场的定量探测方法，所述方法包括：

建立和训练后向传播神经网络，训练集为若干个风单元内微波散射计的后向散射系数、后向散射系数的极化方式、观测入射角、方位角信息及多频段微波辐射计观测亮度温度的数值、相应的观测频段、极化方式和观测角度，以及对应的风场数值；

采集实时或特定时期的观测数据，输入训练好的后向传播神经网络，得到实时或特定时期的风场数值。

作为上述方法的一种改进，所述方法具体包括：

步骤1)在台风区域内，获取若干个风单元内的内微波散射计的后向散射系数、后向散射系数的极化方式、观测入射角、方位角信息以及多频段微波辐射计观测亮度温度的数值、相应的观测频段、极化方式和观测角度；

步骤2)将步骤1)获取的数据进行匹配，将不同空间分辨率的数据插值到散射计数据的风单元网格中，然后利用台风数值预报模型获取时间30分钟内，空间距离25km以内的风场数值；

步骤3)建立后向传播神经网络；以步骤1)和步骤2)的数据作为训练集，训练所述后向传播神经网络的参数；

步骤4)在待测区域内实时或者在指定时期内采集的微波散射计的后向散射系数、后向散射系数的极化方式、观测入射角、方位角信息和多频段微波辐射计观测亮度温度的数值、相应的观测频段、极化方式和观测角度输入步骤3)训练好的后向传播神经网络的输入层，输出为海面台风风速和风向的联合反演量。