一維變分反演技術在云水污染衛(wèi)星微波觀測資料同化中的應用研究.pdf

1、衛(wèi)星遙感觀測是資料同化的主要數(shù)據(jù)來源，可以彌補常規(guī)觀測資料在海洋、高原等區(qū)域的空白，而帶有云水信息的衛(wèi)星觀測更是其中的重點。但是由于在變分系統(tǒng)中還不能足夠準確地表示濕物理參數(shù)化過程和多元粒子散射過程，往往在質(zhì)量控制環(huán)節(jié)就將帶云水信息的數(shù)據(jù)刪掉。目前主流的變分同化系統(tǒng)，如集合同化和四維變分同化，也主要針對晴空觀測。對于微波云水污染衛(wèi)星觀測資料同化還處于起步階段。
　　1D+4D-Var同化系統(tǒng)和全天候同化系統(tǒng)是針對云水污染衛(wèi)星觀測資

2、料近幾年提出的同化系統(tǒng)，前者首先采用一維變分反演出云水區(qū)的總柱水汽量，再將其作為偽觀測數(shù)據(jù)用于四維變分系統(tǒng)中進行同化。但是晴空與云水污染條件下的衛(wèi)星微波資料處理手段不夠統(tǒng)一，所采用的觀測算子也不相同。全天候數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)針對其不足進行了改進，可以通過四維變分系統(tǒng)直接同化晴空與云水污染的衛(wèi)星微波成像儀亮溫觀測資料，改善了濕度與云水的反演，提高了云水區(qū)域的數(shù)值預報準確性。
　　本文主要針對1D+4D-Var同化系統(tǒng)中1D-Var反演部分

3、開展研究，通過在一維變分目標函數(shù)中添加過飽和弱約束懲罰項，并在水汽背景場生成過程中加入過飽和檢測機制，建立一維變分反演系統(tǒng)。針對SSM/I微波衛(wèi)星圖像儀進行輻射傳輸系統(tǒng)文件及相關參數(shù)配置，并在背景場生成過程中加入非線性約束因子。通過對比實驗證明，非線性約束因子能夠有效地削弱目標函數(shù)觀測項帶來的非線性影響，添加過飽和約束過程能夠使反演比濕廓線更接近真實廓線。
　　在云水污染條件下的反演實驗中，利用云強制約束過程，使得一維變分反演液態(tài)