[发明专利]一种基于一维变分算法的冰云廓线反演方法及系统

权利要求书

1.一种基于一维变分算法的冰云廓线反演方法，其特征在于，包括：

预先将冰云中冰粒子分布的高度范围划分为不同的高度类别；对于每一个高度类别，根据该高度类别所对应的历史冰云数据统计该高度类别对应的历史冰廓线，并反演得到该高度类别对应的先验冰廓线；

根据历史冰云数据统计历史霰廓线，并反演得到先验霰廓线；

根据所述历史霰廓线和所述先验霰廓线，利用一维变分算法从183GHz频段的冰云观测亮温T₁反演得到冰云中的霰廓线GWC；

根据目标频段内冰云的观测亮温T₂反演得到冰云中冰廓线的等效高度，以根据等效高度确定对应的高度类别C；

从反演得到的所述霰廓线GWC中提取所述高度类别C对应的霰廓线GWC_C作为背景场，根据所述高度类别C对应的历史冰廓线和先验冰廓线，利用一维变分算法从所述观测亮温T₂中反演得到冰云中所述高度类别C对应的冰廓线IWC；

以所述霰廓线GWC和所有高度类别对应的冰廓线共同作为冰云廓线的反演结果。

2.如权利要求1所述的基于一维变分算法的冰云廓线反演方法，其特征在于，所述目标频段为234-874GHz。

3.如权利要求1所述的基于一维变分算法的冰云廓线反演方法，其特征在于，根据历史霰廓线和先验霰廓线，利用一维变分算法从183GHz频段的冰云观测亮温T₁反演得到冰云中的霰廓线GWC，包括：

计算所述历史霰廓线和所述先验霰廓线之间的协方差矩阵，作为背景误差协方差矩阵B_GWC；

根据所述先验霰廓线正演得到正演亮温T_GWC，并计算所述观测亮温T₁与所述正演亮温T_GWC之间的协方差矩阵，作为观测误差协方差矩阵R_GWC；

利用大气参数以及所述先验霰廓线构成背景廓线数据P_GWC；

以所述观测亮温T₁、所述背景误差协方差矩阵B_GWC、所述观测误差协方差矩阵R_GWC以及所述背景廓线数据P_GWC为输入，利用一维变分算法反演得到冰云中的霰廓线GWC。

4.如权利要求3所述的基于一维变分算法的冰云廓线反演方法，其特征在于，在利用一维变分算法反演冰云中的霰廓线GWC时，迭代目标设定为：根据迭代后的霰廓线正演得到的亮温与所述观测亮温T₁之间的差值小于观测噪声。

5.如权利要求1所述的基于一维变分算法的冰云廓线反演方法，其特征在于，根据所述高度类别C对应的历史冰廓线和先验冰廓线，利用一维变分算法从所述观测亮温T₂中反演得到冰云中所述高度类别C对应的冰廓线IWC，包括：

计算所述高度类别C对应的历史冰廓线和先验冰廓线之间的协方差矩阵，作为背景误差协方差矩阵B_IWC；

根据所述高度类别C对应的霰廓线GWC_C和先验冰廓线正演得到正演亮温T_IWC，并计算所述观测亮温T₂和所述正演亮温T_IWC之间的协方差矩阵，作为观测误差协方差矩阵R_IWC；

利用所述高度类别C对应的大气参数、霰廓线GWC_C以及先验冰廓线构成背景廓线数据P_IWC；

以所述观测亮温T₂、所述背景误差协方差矩阵B_IWC、所述观测误差协方差矩阵R_IWC以及所述背景廓线数据P_IWC为输入，利用一维变分算法反演得到冰云中所述高度类别C对应的冰廓线IWC。