[发明专利]基于葵花-8卫星的分钟级降水实时反演估计方法

说明书

本发明基于葵花‑8卫星的分钟级降水实时反演估计方法，基于葵花‑8卫星进行开发，先通过读取葵花‑8卫星亮温数据，并计算其一阶、二阶水平梯度；读取地面自动站降水量数据，并插值到空间网格点上，再利用逻辑回归定性估计降水的有或无，之后针对上步估计有降水的格点，利用支持向量机回归定量估计降水量的大小，再利用频率匹配法，调整上步估计得到的降水量，保持其分布特征与观测一致，最后生成降水量实时反演格点产品，本发明提供了基于葵花‑8卫星的分钟级降水实时反演估计方法，充分利用高分辨率的卫星数据，发展分钟级的卫星降水反演技术，从而提高卫星降水反演和定量降水估计准确度。

技术领域

本发明涉及卫星降水反演和定量降水估计技术领域，特别是涉及到基于葵花-8卫星的分钟级降水实时反演估计方法。

背景技术

降水不仅是气象监测和预报的重要要素之一，而且与人民群众的生产生活等密切相关。大雨、暴雨等强对流天气意味着短时间内较大的降水量，是我国主要的灾害性天气系统，能够给社会经济活动带来重大损失，并造成巨大的人员伤亡。由于常规地面观测站的布设比较稀疏，观测时间间隔较长，很难捕捉到强对流天气，因而气象业务上主要利用雷达、卫星等遥感手段来监测短时强降水。与雷达相比较，卫星、尤其是静止气象卫星能够监测更大范围内的云系演变。同时，由于卫星自上而下的扫描方式，回波基本不会受到降水衰减的影响，相比雷达具有更好的空间一致性。因此，卫星遥感遥测是当前监测降水的首要手段，其中的关键是基于卫星观测回波进行降水量反演和估计的客观技术。

利用卫星回波反演降水的业务方法是：基于历史观测数据，在相同时间和空间点上，通过客观技术建立卫星单通道或多通道观测亮温与地面降水量之间的定量关系，并结合其他气象资料（例如地面观测、探空曲线等），最终得到卫星降水反演产品。该方法虽然能够得到较高精度的卫星降水反演产品，然而在实时业务实践中无法引用。这是因为方法中涉及的其他气象资料观测时间间隔很长（地面观测为1小时间隔、探空曲线为12小时间隔），与分钟级的卫星观测不匹配。目前，GPM、CMORPH等常用卫星降水反演产品的时间间隔均为1~3小时，相比目前静止气象卫星（如葵花-8、风云-4）5~10分钟的观测间隔要长，不适用于实时的降水监测业务。针对这一问题，本发明充分利用高分辨率的卫星数据，发展分钟级的卫星降水反演技术。

葵花-8卫星由日本气象厅于2015年7月投入业务运行，可提供13个通道的亮温数据（通道4~16），全圆盘扫描区域覆盖整个东亚地区，空间分辨率为4公里，扫描间隔为10分钟。目前日本气象厅下发的葵花-8卫星资料中尚无降水反演产品，因而本发明基于葵花-8卫星进行开发。

发明内容

发明目的：本发明提供了基于葵花-8卫星的分钟级降水实时反演估计方法，充分利用高分辨率的卫星数据，发展分钟级的卫星降水反演技术，从而提高卫星降水反演和定量降水估计准确度。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出了基于葵花-8卫星的分钟级降水实时反演估计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：读取葵花-8卫星亮温数据，并计算其一阶、二阶水平梯度；读取地面自动站降水量数据，并插值到空间网格点上；

所述步骤一中亮温TBB的一阶水平梯度G₁和二阶水平梯度G₂计算公式为：

其中i为经向x格点坐标，j为纬向y格点坐标，和分别为x和y方向的网格距；

步骤二：利用逻辑回归定性估计降水的有或无；

所述步骤二中定性估计降水概率的公式为：