卫星微波反演热带气旋温湿廓线精度评估研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianming2001
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众所周知,改进对热带气旋内部结构的认知,可以改善数值模式的物理过程参数化精度,提高热带气旋路径和强度的预报水平。而在热带气旋的发生、发展和移动的过程中,有相当的时间段位于中低纬度的热带洋面上,因此卫星观测对于弥补热带气旋基础数据的空缺,起到了至关重要的作用,而洋面上空的下投式探空仪(Dropsonde,下同)不仅可以为探测热带气旋的内部结构配备必不可少的“重器”,而且为提高卫星微波数据反演的精度提供了必须的手段。本文以欧洲极轨卫星Metop-B上搭载的AMSU-A微波传感器为例,评估分析目前卫星微波传感器对海上热带气旋的温湿度廓线反演精度及产生误差的原因,并给出了初步的订正方法。主要研究内容及结论如下:(1)构建了时空距离Dsk参量,以此表征Dropsonde资料与卫星反演资料在时间和空间的匹配程度,并依据此参量建立了Dropsonde—卫星反演资料数据集。提出了使用Dropsonde资料对卫星反演热带气旋中温湿度廓线精度进行评估的方案,结果表明:温度廓线的整层反演平均误差均为负值,各层温度反演平均误差介于-1~-2℃之间,各层湿度反演平均误差约为-5~-4*10-3 kg/kg;温湿度反演的均方根误差分别为1.5~2.5℃和1.5~3*10-3 kg/kg。对比分析结果还表明,越靠近热带气旋中心、或热带气旋强度越强、亦或整层可降水量达到60mm以上时,卫星资料反演的精度则越低。较厚的热带气旋云系、以及较大的热带气旋降水都会对温湿度廓线的反演精度造成一定影响。(2)使用后向传播(BP)神经网络方法对卫星反演的温湿廓线产品进行直接订正,订正后的温度廓线平均误差在-1~+0.5℃、湿度廓线平均误差在-0.7~0.5*10-3 kg/kg之间;温度最大平均误差从2℃减少到了1℃,湿度最大平均误差从5*10-3kg/kg减少到了0.7*10-3 kg/kg。(3)建立的RTTOV(Radiative Transfer Model for TOVS)正演与BP神经网络反演结合的物理—统计反演方法,反演温度廓线的平均误差在-1~+0.9℃之间,均方根误差在2~3℃之间。反演误差相较卫星反演产品总误差平均减少0.53℃。显著提高了卫星反演的温湿度廓线(特别是在700h Pa高度以下的各层)的精度。
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