[发明专利]一种基于卫星遥感和探空廓线的积雨云监测方法

说明书

本发明涉及一种基于卫星遥感和探空廓线的积雨云监测方法，属于气象卫星遥感和积雨云监测领域。本发明针对航天气象保障中积雨云的监测需求，利用风云四号卫星遥感产品、站点探空廓线和云状观测记录，通过站点大气廓线构建、遥感产品处理、积雨云样本选择及判别因子概率计算、贝叶斯分类建模等步骤实现了积雨云的实时监测。该方法综合了气象卫星遥感产品和大气探空廓线，增强了分类模型的地域适应性，适用于局地积雨云的实时监测。

技术领域

本发明属于气象卫星遥感和积雨云监测领域，具体涉及一种基于卫星遥感和探空廓线的积雨云监测方法。

背景技术

在航天气象保障中，由于飞行对气象的需求，积雨云监测较为重要。在以往研究中，有的仅利用卫星辐射成像仪产品，有的联合卫星辐射成像仪和气象雷达两种产品。涉及方法有利用红外通道阈值叠加云团形状综合监测识别；利用红外通道亮温阈值和通道亮温差的方式综合监测识别；红外通道亮温阈值与气象雷达反射率的融合监测识别等。以上研究缺少人工观测对比参与，在发展成熟且特征明显的中尺度积雨云监测中应用较好，但是容易忽视掉局地小尺度积雨云和初生阶段积雨云，而且在大尺度热带云团中的应用效果也并不理想。

目前，气象卫星遥感产品比较丰富，除了成像仪产品还有云分析产品。在站点保障中还有探空廓线产品，应该充分挖掘应用数据。本文提出的基于卫星遥感和探空廓线产品，结合站点积雨云观测记录，利用贝叶斯分类的方法，可以很好解决部分积雨云的漏监测以及大尺度云团背景下的积雨云监测问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于卫星遥感和探空廓线的积雨云监测方法，以解决航天飞行安全中的积雨云监测问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于卫星遥感和探空廓线的积雨云监测方法，该方法包括如下步骤：

S1、站点大气廓线构建

将每天高空探测的秒级温度、湿度、压强、高度数据在垂直方向上处理成间隔50米的逐层廓线数据；对逐层廓线数据的各层进行算术平均以及按月算术平均；利用rttov软件对风云四号卫星6个红外通道6.25um、7.10um、8.50um、10.80um、12.00um、13.50um的逐层透过率进行计算，分析各高度层次对6个红外通道的贡献，筛选出6.25um、7.10um、10.80um、12.00um这4个通道作为后续辐射亮温处理的通道；

S2、卫星产品处理和积雨云判别样本选择

对风云四号卫星辐射成像仪1级产品的4KM分辨率数据进行处理，由站点经纬度找到4个红外通道对应行列号的初值，再根据相应通道定标表将初值转为亮温值BT_6.25、BT_7.1、BT_10.8、BT₁₂；对风云四号卫星2级产品中的云类型CLT、云相态CLP、云顶高度CTH、云顶温度CTT数据进行处理；在逐小时站点观测数据库表中找到有积雨云样本，并提取积雨云出现的时间序列，做为有积雨云样本Y_cb；在逐小时站点观测数据库表中找到无积雨云样本，做为无积雨云样本Y_no；

S3、积雨云判别因子概率计算：

BT_10.8亮温阈值为-32℃，-32-0℃记为BT0，小于-32℃记为BT1；统计BT0和BT1在有积雨云样本中的概率P(BT0|cb)和P(BT1|cb)；统计BT0和BT1在无积雨云样本中的概率P(BT0|no)和P(BT1|no)；

计算高层水汽与水汽通道亮温差(BT_6.25-7.1),并计算BT_6.25-7.1在有、无积雨云样本中的概率密度分布函数P(BT_6.25-7.1|cb)和P(BT_6.25-7.1|no)；