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水汽及其垂直分布在各种时空尺度的大气过程中扮演着重要角色,遥感反演水汽廓线对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、地.气系统物质和能量的传输等都有着重要的意义。
论文用快速辐射传输模式RTTOV对AMSU所有通道进行水汽廓线的敏感性分析,并根据模式的计算结果逐步剔除相关性小的预报通道,建立了水汽廓线反演的三种统计回归模型;接着利用2006年7月NOAA-16卫星AMSU亮温资料,计算各算法的反演系数矩阵,回归得到了大气水汽廓线。得到主要结果如下:
(1)通过RTTOV分析水汽廓线敏感性发现,AMSU传感器上水汽吸收通道18,19,20的辐射信号携带了大气低中高层水汽的信息;AMSU-1,2,3,4,15,16,17的辐射信号携带了近地面和中低层水汽信息。本文建立了三种统计反演算法:AMSU所有通道亮温统计回归计算每一层的比湿;AMSU-1,2,3,4,15,16,17通道亮温回归反演每一层的比湿;根据权重函数的物理意义为每一层比湿挑选各自的预报因子。
(2)随后,计算三种算法在06UTC和18UTC的系数反演矩阵,反演得到水汽廓线。反演的廓线与NCEP廓线相比较,统计资料表明,06UTC比湿反演的各层偏差(RMS)在1.4k/kg以内,18UTC的各层RMS在1.7k/kg范围内。两时刻的反演结果都优于IAPP和ICI软件包的结果。
(3)追踪11天的单点比湿廓线发现,反演的廓线与NCEP廓线趋势一致;从比湿剖面的分布可以看出,反演水汽剖面可以描述出同一纬度上水汽随经度的变化;反演产品在台风个例中的应用表明,反演的比湿场可以定位出台风云区和水汽供应输送带,证明了反演产品具有一定的揭示台风结构的能力。
未来工作将对每一个纬度带的比湿建立12个月的反演系数矩阵,然后用同样的方法得到对应的温度廓线,期待将反演的温湿廓线产品应用于分析海洋环境,特别是分析台风结构,改进台风路径和强度的预报。