[发明专利]一种大气参数反演方法及装置

说明书

本发明公开了一种大气参数反演方法及装置。该方法包括如下步骤：获得待反演模拟卫星观测亮温，并对其进行超分辨率重建处理，得到待反演分辨率增强亮温；利用待反演分辨率增强亮温进行反演，得到相应的大气温湿度廓线；验证当前得到的大气温湿度廓线的精度。该方法在传统反演算法的基础上，对反演所用亮温数据做超分辨率重建处理，提高亮温数据的水平空间分辨率，解决因微波辐射计天线口径大小受限，导致亮温数据的水平空间分辨率不能完全达到要求的问题，同时对大气参数反演的结果进行分析比较，从而提高大气参数反演的精度。

技术领域

本发明涉及一种大气参数反演方法，同时也涉及相应的大气参数反演装置，属于微波遥感技术领域。

背景技术

大气温湿度廓线等物理参数可用来初始化数值天气预报模型、实时预报极端天气以及评估天气状态的稳定性，大气参数的高精度反演是天气监测、气象预报和气候分析的重要内容，对保障人民的生命和财产的安全具有重要意义。

微波遥感具有全天时、全天候的特性，且相较于红外具有更强的穿透性，在大气探测领域应用广泛。目前主要的大气参数反演方法包括统计类反演方法(如统计回归反演方法、神经网络反演方法)和物理类反演方法(如一维变分反演方法)。如图1所示，统计类反演方法通过匹配时间、空间相对应的观测亮温和大气参数值构建数据集，利用数据集训练回归矩阵或者神经网络等反演模型，训练完成后向反演模型输入待反演的亮温即可得到反演的大气温湿度廓线。如图2所示，一维变分反演方法采用将初始化大气温湿度廓线输入微波大气辐射传输模型得到正演亮温，计算正演亮温与真实观测亮温的误差，通过数学方法利用误差迭代更新大气温湿度廓线，使误差降低至阈值以下，最终得到真实观测亮温对应的大气温湿度廓线。

现有大气参数反演方法在实际应用中，观测亮温为微波辐射计实际观测所得，其空间分辨率较低，导致大气参数反演精度不高。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种大气参数反演方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种大气参数反演装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种大气参数反演方法，包括如下步骤：

获得待反演模拟卫星观测亮温，并对其进行超分辨率重建处理，得到待反演分辨率增强亮温；

利用所述待反演分辨率增强亮温进行反演，得到相应的大气温湿度廓线；

验证当前得到的大气温湿度廓线的精度。

其中较优地，所述待反演模拟卫星观测亮温为某一时刻某一场景下，气象卫星卫星载荷观测的一个或多个频段组合对反演大气温湿度廓线灵敏度高的真实卫星观测亮温。

其中较优地，获得所述待反演模拟卫星观测亮温，包括如下步骤：

获得参考大气温湿度廓线数据集，包括某一时刻某一场景对应的固定分辨率范围内相应频段的所有参考大气温湿度廓线；

根据所述参考大气温湿度廓线数据集，计算地物亮温；

对所述地物亮温进行微波载荷仿真，得到所述待反演模拟卫星观测亮温。

其中较优地，获得所述参考大气温湿度廓线数据集时，从历史气象再分析资料中获得某一时刻某一场景相应频段所述的参考大气温湿度廓线数据集；

当所述历史气象再分析资料中无法获得所述参考大气温湿度廓线数据集时，选取某个时刻的观测资料初始化数值预报模式，预报所需的参考大气温湿度廓线数据集。

其中较优地，将所述参考大气温湿度廓线数据集输入到微波大气辐射传输模型中，计算出某一时刻某一场景对应的固定分辨率范围内，每个参考大气温湿度廓线对应的地物亮温。