[发明专利]一种大气温度廓线直接反演方法及系统

权利要求书

1.一种大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于真实的大气温度廓线和预报背景场计算背景误差协方差矩阵；

S2、基于理想可见度数据和综合孔径微波辐射计观测的可见度数据计算观测误差协方差矩阵；

S3、将预报背景场与实际观测的可见度数据代入一维变分函数，得到目标函数，基于所述观测误差协方差矩阵和所述背景误差协方差矩阵求解目标函数的极小值，得到待反演的大气温度廓线。

2.根据权利要求1所述的大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，所述观测误差协方差矩阵的对角线上的元素为其中，为观测误差的数学期望，V为综合孔径微波辐射计观测的可见度数据向量，x为大气温度廓线，H为从大气参数到可见度函数的观测算子，H(x)为理想可见度数据，n为观测样本数。

3.根据权利要求2所述的大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，所述从大气参数到可见度函数的观测算子H由微波辐射传输模式和综合孔径辐射计正向算子构成。

4.根据权利要求1所述的大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，所述目标函数为J(x)＝(x-x_b)^TB^-1(x-x_b)+(V-H(x))^TR^-1(V-H(x))，其中x为待反演的大气温度廓线，x_b为预报背景场，B为背景误差协方差矩阵，R为观测误差协方差矩阵，V为综合孔径微波辐射计观测的可见度数据向量，H为从大气参数到可见度函数的观测算子。

5.根据权利要求1所述的大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，可以采用拟牛顿迭代法BFGS校正迭代求解所述目标函数的极小值。

6.根据权利要求1-5所述的任意一项大气温度廓线直接反演方法，其特征在于，适用于50-60GHz的综合孔径微波辐射计观测可见度数据。

7.一种大气温度廓线直接反演系统，其特征在于，包括背景误差协方差矩阵计算模块、观测误差协方差矩阵计算模块、大气温度廓线反演模块；

所述背景误差协方差矩阵计算模块的输出端和所述观测误差协方差矩阵计算模块的输出端分别与所述大气温度廓线反演模块的输入端相连；

所述背景误差协方差矩阵计算模块用于基于真实的大气温度廓线和预报背景场计算背景误差协方差矩阵；

所述观测误差协方差矩阵计算模块用于基于理想可见度数据和采用综合孔径微波辐射计观测的可见度数据计算观测误差协方差矩阵；

所述大气温度廓线反演模块用于基于所述观测误差协方差矩阵和所述背景误差协方差矩阵求解一维变分目标函数的极小值，得到待反演的大气温度廓线。