[发明专利]降雨条件下全极化微波辐射计海面风场反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种降雨条件下全极化微波辐射计海面风场反演方法及系统，涉及海洋遥感与应用领域，包括以历史WindSat风场数据与历史降雨率为输入量，历史NDBC浮标数据为输出量，构建海面风场修正模型；获取当前WindSat风场数据和当前降雨率；将当前WindSat风场数据和当前降雨率输入到海面风场修正模型以确定风场反演数据，并将风场反演数据确定为WindSat风场结果。本发明在降雨条件下构建海面风场修正模型，以修正WindSat风场结果，从而提高海面风场反演精度。

技术领域

本发明涉及海洋遥感与应用领域，特别是涉及一种降雨条件下全极化微波辐射计海面风场反演方法及系统。

背景技术

微波辐射计因其在轨数量多、时间序列长，在遥感海面风场方面有着极大优势，但是降雨严重影响全极化微波辐射计海面风场反演精度，主要体现在以下三个方面：一是信号衰减严重；降雨严重衰减全极化微波辐射计接收到的微波信号，频率越高衰减越严重；二是海面风场建模困难；降雨条件下简单的Rayleigh近似方法不再适用海面风场精确建模；三是雨风难以区分；雨和风的亮温信息非常相似，常规风速反演算法将降雨的增加等同于风速的增加，这是不符合实际的。

Meissner等人利用亮温测量数据构建了降雨条件下微波辐射计海面风速统计反演模型，小雨时风速反演误差为2m/s，大雨时风速反演误差为4m/s，但未给出小雨和大雨的区分标准。Yin等人针对20m/s以上的海面风速情况，利用17个热带气旋观测数据构建了新的反演模型，风速反演误差3.1m/s，风向反演误差24.2°。王蕊等人将亮温测量数据与台风区域海面风场分布特征结合分析，验证了全极化微波辐射计具有在台风等恶劣天气条件下进行海面风场观测的能力。Yao等人分析了降雨对微波辐射计的影响。Wang等人研究了降雨对海洋二号微波辐射计的影响，分析发现了2个对降雨不敏感的亮温通道。Huang等人利用现场观测资料系统分析了海洋二号微波辐射计的反演精度。

上述研究多数集中在对微波辐射计亮温测量值的研究和个例分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种降雨条件下全极化微波辐射计海面风场反演方法及系统，以符合实际需求，提高海面风场反演精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种降雨条件下全极化微波辐射计海面风场反演方法，包括：

以历史WindSat风场数据与历史降雨率为输入量，历史NDBC浮标数据为输出量，构建海面风场修正模型；

获取当前WindSat风场数据和当前降雨率；

将所述当前WindSat风场数据和所述当前降雨率输入到所述海面风场修正模型以确定风场反演数据，并将所述风场反演数据确定为WindSat风场结果。

可选的，所述历史WindSat风场数据、所述历史降雨率和所述历史NDBC浮标数据为时空相匹配的数据。

可选的，所述以历史WindSat风场数据与历史降雨率为输入量，历史NDBC浮标数据为输出量，构建海面风场修正模型，具体包括：

第一步，将历史WindSat风场数据与历史降雨率组成的向量p和历史NDBC浮标数据组成的向量y代入函数χ²(p)中；其中，所述函数χ²(p)为权重矩阵W为观测误差协方差矩阵；p_k为迭代次数为k时的向量；

第二步，计算一阶导数得到迭代方向h_gd；其中，所述一阶导数为所述迭代方向h_gd为