[发明专利]一种星载探测数据全球陆地降雨类型判别装置及方法

说明书

本发明公开了一种星载探测数据全球陆地降雨类型判别装置及方法，该装置利用星载微波陆地区域匹配数据集，实现微波成像仪观测亮温的降雨类型雨索引值和微波成像仪像元内的对流雨概率计算，利用函数拟合实现降雨类型判别。本发明揭示了微波成像仪观测陆地表面降雨类型判别的影响因素，为我国风云三号微波成像仪的陆地降雨类型等产品研发提供一种参考，为后续星载微波成像仪数据开发和业务化产品奠定基础。

技术领域

本发明涉及微波遥感领域，特别涉及一种星载探测数据全球陆地降雨类型判别装置及方法。

背景技术

降雨是水循环系统中的主要动力来源，对人类生命是必不可少的。热带降雨占据全球降雨的三分之二以上，通过降雨对应的相态变化释放/吸收潜热。热带降雨为全球大气环流提供了主要能源，因此，对于热带降雨及其降雨类型的准确估计对于增强我们对地球-大气-水圈系统和大气规模的气候变化研究至关重要。热带降雨通常以中尺度对流系统的形式发生，该系统的特征在于区分对流区域和层状区域。对流区域的尺度范围从几公里到30公里不等，伴随着强烈的上升和下降气流。对流区域与强降雨和垂直空气运动有关，该垂直运动比典型冰晶下降速度快得多。与对流区域相比较，层状区域的垂直空气运动相对较弱，水平均匀性较高，其范围可延伸数百公里，通常产生降雨率较低(不超过10mm/h)。此外，对流雨和层状雨两种模式在潜热释放垂直廓线信息也存在很大差异。研究学者发现大规模的加热和冷却主要是由于对流雨和层状雨的潜热释放和吸收过程的主要部分。因此，对流雨和层状雨区域进行分类对全球大气能量收支平衡研究是必要的。

微波波段能够穿透云雨层，可直接获取海表信息，此外微波遥感在全球降雨监测有着全天候全天时的优势。因此，使用微波辐射观测数据能够较好的实现降雨监测及云雨分类。我国第二代极轨太阳同步气象卫星风云三号系列卫星上均搭载有微波成像仪，它是一种全功率双极化微波成像仪。微波成像仪具有5个双极化观测频段，其中10.65GHz到89.0GHz对应的频段视场依次减小(分辨率依次增加)。自微波成像仪在轨运行以来，传感器一直稳定运行并提供了连续的观测数据，用以监测总降雨量、云液态水、地表雨、雪水、海面温度、风速等大气参数。微波成像仪观测数据提高了我国数值天气预报和热带气旋路径监测预报的准确性。然而，由于当前在轨微波仪器观测分辨率较低，观测像元过大，降雨辐射特征较少，进而造成观测像元内对流雨与层状雨混合的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服目前全球陆地观测区域范围内微波成像仪像元降雨类型判别存在的上述问题，提供了一种星载探测数据全球陆地降雨类型判别装置及方法。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种星载探测数据全球陆地降雨类型判别装置，包括陆地降雨像元判别模块、陆地数据质量控制模块、降雨索引值计算模块、对流雨概率计算模块、数据处理模块和降雨类型判别模块，其中：

所述陆地降雨像元判别模块，用于获取微波成像仪L1级散射通道亮温数据，计算散射极化差S，判别微波成像仪像元内是否有雨；若微波成像仪像元有雨，则传递给所述数据质量控制模块，反之将无雨像元传递给所述降雨类型判别模块；

所述陆地数据质量控制模块，用于实现星载微波成像仪亮温数据和主动雷达降雨产品在陆地区域内的数据质量控制及数据匹配，形成主被动数据集，并将主被动数据集传递给所述降雨索引值计算模块和对流雨概率计算模块；

所述降雨索引值计算模块，用于对所述陆地数据质量控制模块传递的星载微波成像仪亮温数据计算降雨索引值，形成降雨索引值数据集，并将降雨索引值数据集传递给所述数据处理模块；

所述对流雨概率计算模块，用于对所述陆地数据质量控制模块传递的主动雷达降雨产品数据计算对流雨发生概率，形成对流雨概率数据集，并将对流雨概率数据集传递给所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对降雨类型索引数据集和对流雨概率数据集进行函数拟合，形成降雨索引值与对流雨概率关系，并将降雨索引值与对流雨概率关系传递给所述降雨类型判别模块；