發(fā)布時間：2020-11-11 01:14

　　 多層云既會對全球云輻射效應造成影響,也會使云特性反演產(chǎn)生誤差。云具有大空間范圍和長時間序列的分布特征,所以衛(wèi)星遙感是獲取全球云參數(shù)最重要的手段之一。隨著國內(nèi)外新一代氣象衛(wèi)星的相繼入軌運行,其搭載的光譜成像儀時空分辨率和觀測質(zhì)量得到了很大的提升,極大地改善了氣象衛(wèi)星對云的探測水平。本文根據(jù)新一代衛(wèi)星成像儀通道設計特點,開發(fā)了一套新的多層云識別算法。該算法建立在可見光紅外成像輻射儀(VIIRS)的三個短波紅外(1.38,1.6和2.25μm)和兩個長波紅外(8.5和11μm)通道的基礎上。首先,通過輻射傳輸模擬分析上述通道對不同云(多層云和單層云)的敏感性,發(fā)現(xiàn)1.6和2.25μm通道對位于冰云下方的水云仍有一定的探測能力,并以此為基礎創(chuàng)新性地提出了一種新的多層云(上層冰云,下層水云)識別算法;然后利用VIIRS的一級數(shù)據(jù)(各通道反射率和亮度溫度)進行算法開發(fā),得到相應多層云識別結(jié)果;最后利用MODIS多層云產(chǎn)品以及主動遙感儀器CALIOP的觀測結(jié)果進行算法的驗證與評估。測試結(jié)果表明,該算法可以有效識別多層云。本文假設CALIOP的云產(chǎn)品作為準確的“真值”,與相匹配的CALIOP結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),該算法識別多層云和單層云的準確率分別達到60%和80%,這與當前業(yè)務上的MODIS多層云產(chǎn)品的準確性相近。而造成該算法準確率下降的主要原因之一是長波紅外通道很難探測到上層薄冰云。搭載在葵花8號(H8)和風云四號A星(FY-4A)等靜止衛(wèi)星上的多通道光譜成像儀,也設計有相同或相近的通道,通過測試分析發(fā)現(xiàn),該算法有應用到H8號和FY-4A的多層云算法研發(fā)中的可行性。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P407
【部分圖文】：

DISORT+CKD輻射傳輸算法結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3.3 三個短波紅外通道(a)冰云和(b)水云體散射特性分析。圖 3.3(a)和(b)分別比較了冰云和水云在三個短波紅外通道的單次散射反照率(SSA ,SSA , and SSA )。單次散射反照率表示云的吸收和散射特性（當消光效率相近時），直接影響著后面相應通道反射率(定義為 Ref , Ref 和Ref )的大小。對于水云來說SSA > SSA > SSA ，且SSA 和SSA 之間相差很小。然而，冰云的單次散射反照率相差較大，SSA > SSA > SSA ，所以相對于水云，冰云在 2.25 μm 通道的吸收比在 1.6 μm 通道小。3.2.2 對云特性反演影響光學厚度(COT)和有效粒子半徑(CER)是云光學和微物理特性的兩個重要參數(shù)，對云的輻射特性有重要影響[10]。目前，經(jīng)典的云特性反演算法是假設云具有單層且均勻的結(jié)構(gòu)，在平行-平面輻射傳輸模擬中，用光學厚度和有效粒子半徑兩個參數(shù)表征。該算

17圖 3.4 表示雙光譜算法的查找表，該表對比了 2.25 μm 通道（紅色）和 2.13 μm 通道（藍色）對云特性不同參數(shù)的敏感性。圖中，實線表示等有效粒子半徑的結(jié)果，虛線表示了等光學厚度的結(jié)果。通過前面計算得到的各個通道體散射特性，我們利用 DISORT 結(jié)合 CKD 方法模擬衛(wèi)星觀測得到的反射率。其中，DISORT 是 Stamnes [68] 與 Thomas 和 Stamnes [69]等人開發(fā)的公開的輻射傳輸軟件包，前面已有介紹。CKD 方法是 Liu 等人[72]根據(jù) VIIRS的通道設計特點而開發(fā)的，該算法已經(jīng)用于 VIIRS 并實現(xiàn)業(yè)務化。模型中假設大氣廓線使用的是美國標準大氣廓線，云類型設置為單層冰云和水云，地表假設為朗伯面。圖 3.4 表示云特性雙光譜反演算法的查找表，該表對比了 2.25 和 2.13μm 通道對云特性不同參數(shù)的敏感性。其中，紅色和藍色分別表示 0.87 與 2.13 μm 通道（在文中表示為 0.87-2.13）、0.87 與 2.25 μm 通道（在文表示為 0.87-2.25）的組合。上下兩排分別表
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;美國 成功發(fā)射氣象衛(wèi)星 讓天氣預報更精準[J];科學家;2016年16期

2 ;橢光顯微成像儀研制成功[J];光電子技術(shù)與信息;2000年05期

3 陳芳;最新的GOES衛(wèi)星裝備先進成像儀[J];上海航天;2000年04期

4 徐莉軍;;鉆孔成像儀在掘進工作面的應用[J];機械管理開發(fā);2018年07期

5 于翔;宋家駒;于連生;;水下全自動顯微成像儀[J];海洋技術(shù);2009年04期

6 高國龍;美國下一代地球同步高級成像儀的通道選擇[J];紅外;2002年10期

7 侯方源;計算機X光成像儀的研究[J];光學精密工程;1998年05期

8 侯方源;計算機X光成像儀質(zhì)量控制考慮[J];光學精密工程;1999年04期

9 周鑫;劉健文;黃江平;;微波成像儀研究綜述[J];科技風;2016年09期

10 ;紫外光電成像儀[J];云南科技管理;2005年02期

相關博士學位論文 前10條

1 董慧杰;星載微波成像儀資料中條帶噪音的去除及該資料在氣候分析上的應用[D];南京信息工程大學;2017年

2 楊春;星載成像儀輻射率資料的同化試驗研究[D];南京信息工程大學;2017年

3 唐飛;FY-3B/C微波成像儀資料定位、交叉校準和液態(tài)水路徑反演研究[D];南京信息工程大學;2017年

4 彭松武;寬視場軟X射線成像儀光學設計仿真與成像分析研究[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2019年

5 楊化彬;廣角極光成像儀熱控關鍵技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

6 于向陽;紫外環(huán)形成像儀設計與研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2014年

7 李抄;液晶自適應光學眼底成像儀的實用化研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2011年

8 駱冬根;多角度偏振成像儀光電探測系統(tǒng)設計與研究[D];中國科學技術(shù)大學;2017年

9 楊小虎;地球臨邊環(huán)形成像儀性能評價及輻射定標研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2012年

10 楊瑩;靜止衛(wèi)星閃電成像儀數(shù)據(jù)預處理關鍵技術(shù)研究[D];吉林大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 王健捷;新一代衛(wèi)星成像儀多層云識別算法研發(fā)[D];南京信息工程大學;2019年

2 吳愉華;地球靜止軌道太陽X-EUV成像儀探測器組件熱控技術(shù)研究[D];中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所);2019年

3 趙駿;成像儀管理控制單元設計[D];西安電子科技大學;2011年

4 張鋒;基于FPGA的人體靜脈血管成像儀的設計與實現(xiàn)[D];安徽大學;2017年

5 周澤華;風云3號衛(wèi)星微波成像儀資料的無線電干擾識別及特征分析[D];南京信息工程大學;2017年

6 鄭國憲;靜止軌道海洋成像儀光學系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

7 馬紅濤;多角度偏振CCD成像儀航空試驗設計及實現(xiàn)[D];福建師范大學;2009年

8 李義;基于小型中子成像儀的多功能承載平臺設計及運動特性研究[D];西南科技大學;2017年

9 鄭倩;風云三號C氣象衛(wèi)星微波成像儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];北京交通大學;2016年

10 曲澤華;飛行時間質(zhì)譜—光電子速度成像儀[D];安徽師范大學;2013年

本文編號：2878549