[发明专利]一种边界层温度廓线精确反演的估计算法

摘要

本发明公开了一种边界层温度廓线精确反演的最优估计算法，所述估计算法是通过结合微波辐射计观测的天顶亮温和斜路径亮温数据建立的，可以精确反演晴空大气边界层温度廓线，并且能够有效的反映边界层温度廓线的逆温现象，对于环境监测具有重要的意义。

主权项

一种边界层温度廓线精确反演的最优估计算法，其特征在于，包括以下步骤：(1)该算法的微波辐射计反演大气边界层温度廓线的表达式为：t_b＝F(x_a)+K_i(x‑x_a)+e，所述公式中，t_b表示微波辐射计测量的真实亮温值，F(x_a)为由探空计算得到的初始仿真亮温值，x为真实边界层温度廓线，x_a为边界层温度廓线初值，e为微波辐射计亮温测量误差；(2)通过迭代公式的算法得出t_b＝F(x_a)+K_i(x‑x_a)+e的最优解，所选用的迭代公式为：$\begin{array}{c}{\hat{x}}^{n+1}=x_a+S_a*K^{\mathrm{nT}}*{(K^n*S_a*K^{\mathrm{nT}}+S_e)}^{-1}*\\ (t_b-t_b^n-K^n*(x_a-{\hat{x}}^n))\end{array},$所述公式中，x_a和S_a表示先验信息，分别为历史温度平均值和温度协方差矩阵。K^nT为第n次计算所得的雅克比矩阵，为第n次计算所得的边界层温度估计值，Se为微波辐射计亮温测量误差的协方差矩阵。(3)将输出分辨率设置为0～2km之间100米一层，加上地面层共计21层，则得到如下温度协方差矩阵：$S_a=\left\{\begin{array}{ccc}{C}_{\mathrm{1,1}}^{T,T}& ...& C_{\mathrm{1,21}}^{T,T}\\ .& & .\\ .& & .\\ C_{\mathrm{21,1}}^{T,T}& ...& C_{\mathrm{21,21}}^{T,T}\end{array}\right\}$(4)步骤(3)表达式中的协方差采用适于正态分布的无偏估计：cov(x₁,x₂)＝E((x₁‑μ₁)(x₂‑μ₂))(5)不同频率的测量误差不相关，则辐射计测量误差的协方差矩阵Se可以简化为对角矩阵：此式中亮温变量的长度设置为40，即总共输入40个亮温信息。(6)将步骤(2)中所用迭代公式所得的温度廓线代入步骤(1)的表达式中，并进行反复迭代，最终得到收敛的最优解。