论文部分内容阅读
MWP967KV型地基微波辐射计,是我国西安电子工程研究所自主研制的一款多通道地基微波辐射计,可以连续不间断的接收大气中的分子、气溶胶、冰晶等物质发射的微波信号,输出的一级数据即为"亮温度"(Level-1),单位为开尔文,代表辐射计在指定频率处接收到的电磁波强度。该辐射计通常输出22个通道亮温,其中第1-8通道位于20~30GHz(K波段)之间,参考频率分别为22.235、22.500、23.035、23.835、25.000、26.235、28.000、30.000GHz,主要用于相对湿度和液态水密度的反演,第9-22通道位于50~60GHz(V波段)之间,参考频率分别为51.250、51.760、52.280、52.800、53.340、53.850、54.400、54.940、55.500、56.020、56.660、57.290、57.960、58.800 GHz,主要用于大气温度和水汽密度廓线的反演。同时,该系统采用神经网络法,根据一级亮温数据实时反演出二级数据(Level-2),包括从地面到10KM的温度、水汽密度、相对湿度、云液水密度廓线[1,2],以及探测路径气柱上的水汽和液态水积分总量。辐射计的二级数据是描述大气热力状态的基本参数,实时探测温度、相对湿度、云液态水分布及其变化,对于数值天气预报和气候变化研究以及各种气象保障工作,都是必不可少的[3]。为了得到精度较高的二级数据,就需要比较精确的一级亮温数据,但不同通道的亮温数据可能会因为电磁干扰、电源、通信、环境等外界影响而出现异常,也可能会因为使用过程中的液氮定标、搬运等引起数据不连续。云由于其高度、厚度、浓度、类型等宏、微观参数的不确定性也会给后续的温度反演效果带来不同程度的影响。所以,在亮温数据应用于后续反演之前,对其进行质量控制就显得尤为重要[4]。为了利用辐射计观测数据"晴空样本"判断辐射计各通道的工作状态,并找出各通道的订正关系、进一步研究"云天样本",针对在广州市从化区进行观测试验的一台微波辐射计的亮温观测数据(TBM)和相应地点的NCEP大气层结资料通过辐射传输方程[5,6]计算得到的模拟数据(TBC)进行全样本一致性对比,并根据多通道亮温差值阈值法识别出"晴空样本"与"云天样本"(以及少量歧义数据)。对"晴空"样本进行回归分析,判断该辐射计的工作状态、建立TBM-TBC订正关系,并应用于"全样本"观测数据线性订正。根据"云天样本"与红外传感器云底高度时间序列的对比,二者一致性较好。经过订正后的"晴空样本"可直接用于后续的大气温湿度反演流程[7,8,9],而识别出的"云天样本"(含雨天)为后续云参数反演及亮温数据的云影响订正并进入下一步的大气温湿度反演流程打下了基础[10]。本研究为雷电热效应的微波遥感实验观测研究项目提供微波辐射计实验观测期间的工作状态判断,也可供微波辐射计亮温观测数据的质量控制和后续应用工作参考。