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本文利用长波红外辐射传输方程,在前期的初步研究基础上,系统地分析并完善了静止卫星红外云图晴空区微弱示踪信号提取算法——二阶差分法,为获取静止卫星晴空区低层大气运动提供了一种新方法,弥补了云导风和水汽导风的不足。首先,利用MODTRAN4大气辐射传输模式,结合FY-2E卫星光谱响应函数,设置不同下垫面温度(ST)、大气水汽含量(WV)、气溶胶光学厚度(AOD)条件,分别计算了热带大气、中纬度夏季大气、中纬度冬季大气以及美国标准大气四种参考大气状态下FY-2E卫星红外分裂窗通道亮温,并在此基础上,对红外分裂窗通道亮温TB进行多元线性拟合,得到了TB与ST、WV、AOD之间的关系。利用多元线性关系,我们分析了二阶差分、分裂窗差值、时间差分信号对ST、WV、AOD的敏感性,并进一步计算对比了其信噪比,为微弱示踪信号提取提供依据。然后,进行模拟实验,针对热带洋面晴空、中纬度陆面晴空区两种典型晴空区的ST、WV、AOD设置了风场,利用MODTRAN4模式对FY-2E卫星红外分裂窗通道亮温进行模拟计算,分别使用二阶差分法、分裂窗差值法、时间差分法对晴空区风矢进行反演,将其与设置风场进行对比,定量计算了反演风矢的速度偏差(BIAS)、平均矢量差(MVD)、标准偏差(SD)、均方根误差(RMSE)。当不考虑下垫面温度时间变化时,二阶差分法在热带洋面晴空区的BIAS, MVD、SD、 RMSE值分别为0.006m/s、1.309m/s、0.805m/s、1.537m/s;陆面晴空区的BIAS、MVD、SD、RMSE值分别为0.091m/s、1.488m/s、2.515m/s、2.922m/s。以2012年8月4日00时台风、2011年7月29日06时温带气旋及2013年3月17日06时沙尘天气为个例,选取FY-2E卫星红外分裂窗通道连续四个时次(30min间隔)的卫星云图,利用上述三种导风方法进行晴空导风实验,并以NCEP资料为参考,计算了晴空风矢的BIAS、MVD、SD、RMSE。其中,二阶差分法得到的平均BIAS、MVD、SD、 RMSE值分别为(1.59m/s、-4.67°)、4.21m/s、4.8m/s、6.42m/s,分裂窗差值法得到的平均BIAS、MVD、SD、RMSE值分别为(2.36m/s、-12.38°)、5.36m/s、4.52m/s、7.06m/s,时间差分法得到的平均BIAS、MVD、SD、RMSE值分别为(3.23m/s、0.33°)、5.56m/s、4.55m/s、 7.22m/s。上述模拟实验与实例分析结果表明,二阶差分法综合了分裂窗差值法、时间差分法的优点,能够进一步削弱下垫面温度的时空变化对示踪模块纹理的影响,提高晴空区风矢反演的精度,补充了晴空区低层大气运动信息,其精度与当前的云迹风产品相当。