采用双权重算法进行FY-3A微波湿度计资料质量控制试验
FY3A_VIRR海面温度业务产品算法改进与质量检验_王素娟
引言
２００８ 年 ５ 月 ２７ 日 １１：０２，我 国 首 颗 新 一 代 极 轨 气象卫星风云三号 Ａ 星（ＦＹ３Ａ）在太原卫星发射中 心发射升空。国家卫星气象中心为满足新一代极轨 气象卫星大容量数 据 处 理 的 需 要，建 成 了 风 云 三 号 卫星地面应用系统，开发了规模庞大的应用 软 件 。 ［１］ 数据预处理系 统 （ＤＰＰＳ）和 产 品 生 成 系 统 （ＰＧＳ）按 照软件再工程的 开 发 模 式、准 则 和 要 求［２－３］，对 ＦＹ３ （０１）批 预 研 阶 段 提 交 的 资 料 预 处 理 和 产 品 算 法 软 件 进行了工程化。 工 程 化 之 后 的 ＦＹ３ ＶＩＲＲ ＳＳＴ（下 称 ＦＹ３ＡＳＳＴ）产品业务软件由实时反演软件、日收 工处 理 软 件、候 旬 月 平 均 处 理 软 件 组 成。 早 期 的 ＦＹ３ＡＳＳＴ 产品软件 满 足 业 务 运 行 成 功 率 的 需 求， 但产品质量不高。提高风云气象卫星的应用水平亟 待解决的问题之一 是 做 好 数 据 预 处 理、数 据 处 理 方 面的研究工作［４］；由于卫星辐射测量误差、反演 算 法 误 差 、地 气 系 统 辐 射 相 互 影 响 的 存 在 ，导 致 反 演 的 产 品总是存在误差，需 要 通 过 产 品 的 真 实 性 检 验 工 作 来 比 对 、分 析 反 演 产 品 精 度 ，并 通 过 检 验 结 果 来 改 进 反演算法 。 ［５］ 毛志华等 指 ［６］ 出在遥感业务系 统 真 正 实现 ＳＳＴ 精度在 １ ℃ 以 内 非 常 困 难。 其 采 用 了 一
１０μｍ 的表层海水温度，而所用的参考 ＳＳＴ 是水体 （ｂｕｌｋ）ＳＳＴ。皮层海温和水体温 度 的 差 别 有 时 候 会 达到好几度，尤 其 是 在 白 天 晴 空 微 风 的 条 件 下 。 ［１０］ 因此，利用水体海温 来 对 卫 星 反 演 的 皮 层 海 温 产 品 进行真实性 检 验 存 在 局 限 性［１０］，是 一 种 相 对 检 验。 基 于 现 场 海 温 （浮 标 和 船 舶 海 温 ）的 质 量 检 验 主 要 是 基于匹配数据集 进 ［１１］ 行 的，ＦＹ３Ａ ＳＳＴ 和 浮 标 海 温 的标准差为１．４３ ℃。 本 文 主 要 是 针 对 回 归 系 数 不 变的条件 下 反 演 算 法 改 进 前 后 的 海 温 质 量 进 行 检 验，所以采用全球分析场日平均海温 ＯＩＳＳＴ 作为参 考海温来进行检验。 ２．１ ＦＹ３Ａ ＳＳＴ 质 量 检 验 源 数 据 ———ＯＩＳＳＴ
利用FY-3A近红外资料反演水汽总量
利用FY-3A近红外资料反演水汽总量胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【摘要】The technique of retrieving precipitable water vapor (PWV) based on near-infrared (NIR) data of Medium Resolution Spectral Imager (MERSl) on board FY-3A satellite is introduced. Five NIR channels are designed on the MERSI instrument for PWV observation, three of which are water vapor absorption channels centered near 905 nm, 940 nm and 980 nm respectively and others are atmospheric window channels at 865 nm and 1030 nm. The method adopted here for PWV retrieval is based on the ratio of reflected solar radiance (or apparent reflectance) detected by satellite between water vapor absorption channels and atmospheric window channels. By employing channel ratios, the aerosol extinction distribution and the variation effect of surface reflectance are partially removed. and the atmospheric transmittance of water vapor channels is approximately obtained. The PWV is derived from the atmospheric transmittance based on a Look-up Table which is pre-calculated using a radiation transfer model. The sensitivities of atmospheric transmission in each NIR water vapor channels of MERSI to the total precipitable water vapor are also simulated. It is found that 905 nm channel is more sensitive under humid conditions while the strong absorption channel at 940 nm is sensitive under dry conditions. And the two weak absorption channels have similar sensitivity to total water vapor amount. In this case, under a given atmosphere condition, the derived PWV values from three water vaporchannels may be a little different. The weighted average of three derived PWV values is regarded as the final PWV product and the weighing coefficients are determined by their sensitivity. The procedure of the operational PWV product generation is designed and conducted for experimental retrieval. Based on the global data of MERSI, FY-3A Products Generation System (PGS) can successfully generate the daily global and regional PWV L2 products and multi-day integrated L3 products. which can clearly display the spatial distribution of water vapor amounts over global land area. The result indicates that FY-3A/MERSI has an excellent ability in detecting NIR water vapor, and can demonstrate fine characteristic of PWV spatial distributions. As 940 nm channel shows good application under dry atmosphere conditions and 905 nm or 980 nm channel work well under humid situation, acceptable retrieval accuracy can always be achieved by combining these channels. In order to assess the accuracy, the retrieved PWV from MERSI NIR are compared with the ground-based sounding data. Over cloud free area, there is a good agreement between them in variation trend and spatial distribution. The MERSI PWV results are steady but 20％-30％ lower than sounding, so the retrieval algorithm and the Look-up Table need to be updated to reduce this bias in the near future.%该文介绍了利用搭载在FY-3A卫星上的中分辨率光谱成像仪(MERSI)的近红外(NIR)通道反演大气水汽总量(PWV)的方法.根据预先建立的查找表,大气水汽总量可以通过水汽通道与窗区通道的卫星测值相比反演得到.对MERSI近红外水汽通道灵敏度进行估算,结果表明:处于吸收带两翼的905 nm和980 nm通道对不同水汽量的敏感性表现比较接近,对较大水汽含量最为敏感;当水汽较弱时,强吸收的940 nm通道非常敏感.基于这3个通道对水汽含量敏感性的不同表现,采用3个通道水汽总量的加权平均值作为PWV产品的最终反演值.文中设计了水汽总量业务算法反演流程,并基于FY-3A/MERSI最新观测资料进行晴空大气水汽总量的业务处理生成试验,顺利生成MERSI单轨道水汽总量产品及日拼图中国区域产品和全球产品,同时生成多天合成产品,产品反映出MERSI具有较好的近红外水汽探测能力.将卫星反演结果与探空数据进行初步比对检验,显示卫星反演值有20%～30%系统性偏低,需要进一步改进反演查找表.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2011(022)001【总页数】11页(P46-56)【关键词】中分辨率光谱成像仪;近红外通道;水汽总量【作者】胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【作者单位】中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国科学院遥感应用研究所,北京,100101;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081【正文语种】中文该文介绍了利用搭载在FY－3A卫星上的中分辨率光谱成像仪（MERSI）的近红外（NIR）通道反演大气水汽总量（PWV）的方法。
FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用
Ｒ ， 一 Ｒ （ ， （ ） ）一 Ｓ ， 。 （ ） （） ２
插值 方案 在水 平 方 向采 用 双线 性 内插 ， 直 方 向采 垂 用对 数线 性 内插 。臭 氧输 入廓 线采 用臭 氧气 候廓 线 值 ， 将水 汽 达饱 和 的 最 高模 式 层 视 为 云顶 而 确 定 并
关 键 词 ： Ｙ ３ 气 象 卫 星 ； 波 探 测 ； 差 订 正 ； 接 同化 ；台 风 Ｆ 一Ａ 微 偏 直
背 景场 的差 ， 在输 出端 ， 差主 要表 现在 系统性 的分 偏
引 言
卫 星 资 料 以其 覆 盖 范 围广 、 间分 辨 率 高等 优 空 点 已经 大量 应用 于 数 值 天 气 预报 中 ， 报 系统 观 测 预 试 验表 明 ， 卫星 遥感 探 测 资 料 的应 用 对 于 预报 的改 进 能力 远大 于 常 规 观 测 资 料［ ］ １ 。我 国极 轨 气 象 卫 星 Ｆ 一Ａ 于 ２ ０ Ｙ３ ０ ８年 ５月 ２ ７日发射 成 功 ， 带 的微 携 波 垂 直 探 测 仪 包 含 两 种 ， 种 是 微 波 温 度 仪 一 （ ＭＷＴＳ ， 种 是 微 波 湿 度 仪 （ ）一 ＭＷ ＨＳ 。Ｆ 一Ａ ） Ｙ３ 气 象 卫 星 微 波 垂 直 探 测 仪 与 ＮＯＡＡ 系 列 卫 星 的
利 用 大量数 据 （ 一般 是两 周 ） 过 最小二 乘 法拟合 统 通
亮 温差 异 很 大 等 ， 些 都 需 要 数 据 的一 致 性 检 验 。 这
极 值检 查 的具体 方法 是 利用 均方 差筛 选法 。对 于每 个 扫描 位 置 ， 像 素 点 位 置 的 Ｏ 当 ＭＢ大 于 该 扫 描 位
FY-3卫星微波湿度计天线与接收机单元的谐响应分析
第43卷第4期吉林大学学报（理学版）Voi.43 No.4 2005年7月JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY（SCIENCE EDITION）Juiy 2005研究简报FY-3卫星微波湿度计天线与接收机单元的谐响应分析邹青l，呼咏l，王继新l，袁涛l，李靖2，张升伟2，任建华2（l.吉林大学机械科学与工程学院，长春l30022；2.中国科学院空间科学与应用研究中心，北京l00080）摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS建立FY-3卫星微波湿度计天线与接收机单元的有限元模型，通过在x，y，z3个方向上分别施加基础正弦激励，获得有限元模型在不同加载方式下的响应.通过提取各监测点的位移响应，得出了结构在正弦激励试验下是合格的结论.关键词：有限元；卫星；微波湿度计；谐响应中图分类号：TP39l.77 文献标识码：A 文章编号：l67l-5489（2005）04-0485-04Harmonic Response Analysis on Antenna and Receiver Mechanism ofHumidity Sounder of FY-3SatelliteZOU Oing l，HU Yong l，WANG Ji-xin l，YUAN Tao l，LI Jing2，ZHANG Sheng-wei2，REN Jian-hua2（l.College of Machinery and Engineering，Jilin Uniuersity，Changchun l30022，China；2.Center for Space Science and Applied Research，CAS，Beijing l00080，China）Abstract：The finite eiement anaiysis software ANSYS can be used to estabiish the finite eiement modei of antenna and receiver mechanism of microwave humidity sounder of FY-3sateiiite and to obtain the response characteristic of the finite eiement modei which was stimuiated by harmonic ioads in x，y and z direction respectiveiy.Judged by the dispiacement response data of each monitored point，the conciusion that the mech-anism is eiigibie under the ioad case of harmonic ioads is drawn.Key words：finite eiement；sateiiite；humidity sounder；harmonic response微波湿度计作为卫星载荷在发射过程中会受到周期激励的作用，为了避免卫星载荷在飞行过程中发生失效，在使用之前应该对卫星载荷的模型进行加载试验.随着计算机技术的飞速发展以及有限元分析方法的逐渐成熟，在计算机上利用有限元分析软件研究复杂卫星载荷动力学特性的技术已日趋成熟，许多工作者在这方面做了大量工作.在再入飞行器研究方面［l~3］，利用有限元分析软件MSC/NASTRAN建立再入飞行器的有限元模型，并进行了动力学响应分析.在箱体结构分析研究方面［4，5］，利用有限元分析软件ANSYS分析了箱体结构的动力学特性，验证了所施加边界条件的合理性.在仿真环境中对航天设备进行模拟分析，设计部门可以根据仿真结果对模型进行改进，以减小设计失败的可能性.本文利用有限元分析软件ANSYS对某研究所开发的湿度仪进行谐响应分析，预示结构对所要求施加载荷的动力学响应，并为模型的设计改进提供参考.1 建立有限元模型FY-3卫星微波湿度仪天线与接收机单元在结构上可分为整机箱体、扫描驱动机构、天线系统、定标源结构、各电器盒子等部分.对于这样一个复杂结构，建立有限元模型时进行合理的简化，划分了收稿日期：2004-l0-l3.作者简介：邹青（l962~），女，汉族，教授，从事先进制造技术及结构动力学分析的研究，E-maii：zouging@.基金项目：中国科学院空间研究中心纵向课题（批准号：吉林大学2003科技字582）.12575个sheII 63单元，2621个Deam 188单元，3个mass 21单元.有限元模型如图1所示.Fig.1 Meshed model（A ）WhoIe view of meshed modeI ；（B ）inner view of meshed modeI.2 试验条件正弦振动试验包括各频段下的定位移激励试验与定加速度激励试验.对于定位移激励试验，直接施加位移激励，通过谐响应分析进行模拟.对于定加速度激励试验，先将加速度幅值在不同频率点转换成位移幅值，同上利用位移激励算法实现.在定加速度激励的正弦振动试验工况下，加速度幅值与位移幅值的关系［6］为位移D =D 0sin !t ，加速度A O =!2D 0sin !t ，!=2!f.经计算得加速度幅值为A m =4!2f 2D 0m /s 2.若A m 的单位用g 表示，则A m =4!2f 2D 0/（1000X 9.8），由此得到D 0t 250A m /f 2，这就是加速度幅值与位移幅值的关系.由研究单位给定的正弦振动试验条件如图2所示.Fig.2 Harmonic stimulation load（A ）Harmonic stimuIation Ioad in x orientation ；（B ）harmonic stimuIation Ioad in y and z orientation.3 计算结果Fig.3 Monitored points at the centers of leftand right antenna paraboloid以天线抛面中心监测点（见图3）为例，其在x 方向5~12Hz ，5.17mm 定位移激励条件下的响应曲线见图4.图4（A ）所示为位移响应曲线，曲线a 在12Hz 处取最大值，其位移响应范围为5.19~5.23mm ，则其位移响应超差为0.04mm ；同理，曲线D 在12Hz 处取最大值，其位移响应范围为5.15~5.18mm ，则其位移响应超差为0.03mm.图4（B ）所示为应力响应曲线，曲线D 在5Hz 处应力取最大值0.6Mpa ；同理，曲线c 在5Hz 处应力取最大值0.4Mpa.采用上述方法，针对每种试验条件（激励方式及频段），提取了各监测点在各激励方向的位移、应力，各试验工况下最大位移响应及应力响应见表1.684 吉林大学学报（理学版） 第43卷Fig.4 Displacement and stress response curves of monitored points at the centers of leftand right antenna paraboloid（A ）Dispiacement response curves ；（B ）stress response curves.Table 1 The largest responses of whole mechanism on respective conditions *Test conditionFreguency range /Hz OrientationVibration guantity The iargest difference of dispiacement /mmand acceieration /g of monitoredpointsLocationThe iargest stress of whoie mechanism /Mpa Location5~12! 5.17mm 0.055Antenna 9Antenna 12~25!3g 0.11Antenna 12Antenna of encoder bracket 25~35! 1.22mm 0.104Antenna 40Encoder bracket35~100!6g 5.4Antenna 78Antenna 5~13"13.22mm0.037BoX of measuring temperature 50Antenna 13~70"9g 3.2Antenna 49Antenna 70~100" 4.5g 5.3Antenna 29Antenna5~13#13.22mm0.14Antenna 80Antenna of encoderbracket 13~70#9g 3Antenna 80Antenna 70~100# 4.5g5.9Antenna 24Antenna*Regardiess of eiectromotor bracket and fiange hoie of encoder bracket when caicuiating the iargest difference of dispiacement and the iargeststress.According to the different types of stimuiation on respective conditions ，the differences of dispiacement and acceieration are obtained from the stimuiations of dispiacement and acceieration respectiveiy.最大位移（或加速度）差的计算是将各部分的位移响应减掉基础的位移（加速度）响应，然后取差的最大值得到的.最大应力的提取考虑了监测点的位移（或加速度）响应及应力响应，在应力及位移（或加速度）响应的极值频率点查看整机模型的应力响应.从各试验工况的模拟结果可以看到，位移激励试验工况下，所有监测点的位移响应均很小.在加速度激励试验工况下，天线抛物面中心监测点的加速度响应较大，特别是在100Hz 处，加速度响应幅值是加速度激励幅值的2倍左右.而整机最大应力只有80Mpa ，因此，从应力的角度考虑，正弦振动试验后结构不会破坏.综上，本文建立了合理简化的有限元模型，为系统研究结构的动力学响应特性打下了基础；对有限元模型进行了谐响应分析，较好地预示了结构的谐响应特性；通过分析结果认为，在各试验工况下，结构不会发生强度破环.784 第4期 邹 青，等：FY-3卫星微波湿度计天线与接收机单元的谐响应分析参考文献［l］CHENG Xu-duo.Coupie Dynamics of Soiar Wings and the Centrai Rigid Body on Spacecraft with Fiexibie Shaft［J］.Journal of Jilin Uniuersity（Science Edition），2003，41（3）：342—346.（程绪铎.带挠性轴太阳帆板与航天器中心刚体耦合动力学研究［J］.吉林大学学报（理学版），2003，41（3）：342—346.）［2］XU Xiao-cheng，WANG Cheng-hua，HAN Zeng-yao.Study on Random Vibration Response Anaiysis of Reentry Vehicie Compiex Structure［J］.Structure and Enuironment Engineering，2002，29（3）：l—4.（徐孝诚，王成华，韩增尧.再入飞行器复杂结构随机振动响应分析研究［J］.强度与环境，2002，29（3）：l—4.）［3］YIN Li-zhong，XU Xiao-cheng.Response Anaiysis and Experimentai Verification for Reentry Vehicie Subjected to Aero-dynamic Noise［J］.Missiles and Space Vehicles，2002，（3）：9—ll.（尹立中，徐孝诚.再入飞行器的气动噪声响应分析和试验验证［J］.导弹与航天运载技术，2002，（3）：9—ll.）［4］LUO Jian，XIAO Yu-zhi，CHEN Jian，et al.Appiications of Dynamics in the Design Area of Spacecraft［J］.Journal of Vibration and Shock，2002，21（4）：53—58.（骆剑，肖余之，陈健，等.动力学在航天器中的若干应用［J］.振动与冲击，2002，21（4）：53—58.）［5］ZHANG Yi-min.Mechanics of Mechanicai Vibrations［M］.Changchun：Jiiin Science Technoiogy Press，2000.（张义民.机械振动力学［M］.长春：吉林科学技术出版社，2000.）［6］HU Zhi-giang，FA Oing-yan，HONG Bao-iin，et al.Appiication Technoiogy of Stochastic Vibration Experiments［M］.Beijing：Measurement Press of China，l996.（胡志强，法庆衍，洪宝林，等.随机振动试验应用技术［M］.北京：中国计量出版社，l996.）（责任编辑：田红志）2003年综合类期刊影响因子排序表*期刊名称影响因子排序科学通报0.89l l 东北师大学报0.5602实验技术与管理0.5273武汉大学学报0.4624中国科学E0.4395南京大学学报0.4366自然科学进展0.4l07陕西师范大学学报0.3858四川师范大学学报0.3769实验室研究与探索0.358l0吉林大学学报理学报0.33011期刊名称影响因子排序中国科学基金0.329l2北京大学学报自然科学版0.320l3浙江大学学报理学版0.320l3北京师范大学学报自然科学版0.309l5厦门大学学报0.299l6广西师范大学学报0.287l7云南大学学报0.274l8华东师范大学学报0.268l9四川大学学报0.268l9世界科技研究与发展0.2642l 高技术通讯0.26322*源于中国科学技术信息研究所编辑的《中国科技期刊引证报告》，2004：85—86.884吉林大学学报（理学版）第43卷FY-3卫星微波湿度计天线与接收机单元的谐响应分析作者：邹青， 呼咏， 王继新， 袁涛， 李靖， 张升伟， 任建华， Zou Qing， HU Yong，WANG Ji-xin， YUAN Tao， LI Jing， ZHANG Sheng-wei， REN Jian-hua作者单位：邹青,呼咏,王继新,袁涛,Zou Qing,HU Yong,WANG Ji-xin,YUAN Tao(吉林大学,机械科学与工程学院,长春,130022)， 李靖,张升伟,任建华,LI Jing,ZHANG Sheng-wei,RENJian-hua(中国科学院,空间科学与应用研究中心,北京100080)刊名：吉林大学学报（理学版）英文刊名：JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY(SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2005,43(4)被引用次数：2次1.程绪铎带挠性轴太阳帆板与航天器中心刚体耦合动力学研究[期刊论文]-吉林大学学报(理学版) 2003(03)2.徐孝诚;王成华;韩增尧再入飞行器复杂结构随机振动响应分析研究[期刊论文]-强度与环境 2002(3)3.尹立中;徐孝诚再入飞行器的气动噪声响应分析和试验验证[期刊论文]-导弹与航天运载技术 2002(03)4.骆剑;肖余之;陈健动力学在航天器中的若干应用[期刊论文]-振动与冲击 2002(04)5.张义民机械振动力学 20006.胡志强;法庆衍;洪宝林随机振动试验应用技术 19961.王韶光.魏光辉.陈亚洲.WANG Shao-guang.WEI Guang-hui.CHEN Ya-zhou电火工品电磁危害的光纤测试方法[期刊论文]-高电压技术2007,33(5)2.黄绵延.陈华艳.许莉.王宇新.HUANG Mianyan.CHEN Huayan.XU Li.WANG Yuxin三羧基丁烷膦酸锆/SPPEK复合膜在高温不同湿度下的电导率[期刊论文]-化工学报2007,58(12)3.王强.周怀军.WANG Qiang.ZHOU Huai-jun基于AHP算法的相控阵雷达系统效能评估[期刊论文]-舰船电子对抗2009,32(3)4.杨明珊.张德伟.周东方.牛忠霞.YANG Ming-shan.ZHANG De-wei.ZHOU Dong-fang.NIU Zhong-xia微波幅度均衡器有限元振动模态分析[期刊论文]-信息工程大学学报2006,7(3)5.杨军.石浩.YANG Jun.SHI Hao机载火控雷达行波管发射机副特性研究[期刊论文]-现代雷达2009,31(9)6.鲁翠萍.刘文清.赵南京.刘立拓.陈东.张玉钧.刘建国.LU Cui-ping.LIU Wen-qing.ZHAO Nan-jing.LIU Li-tuo.CHEN Dong.ZHANG Yu-jun.LIU Jian-guo湿度对激光诱导土壤等离子体特性的影响[期刊论文]-光谱学与光谱分析2010,30(11)7.贾艳华.Jia Yanhua湿度对水性双组分木器涂料的影响[期刊论文]-中国涂料2009,24(5)8.富东慧.侯振德.秦庆华.卢晨霞.FU Dong-hui.HOU Zhen-de.QIN Qing-hua.LU Chen-xia湿度对骨内压电信号的影响[期刊论文]-实验力学2009,24(5)9.周献庭.周建.刘伟波.张林.ZHOU Xian-ting.LIU Wei-bo.ZHANG Lin.WANG Chong-lu TE103单模微波谐振腔的有限元数值模拟[期刊论文]-辽宁石油化工大学学报2006,26(4)1.袁涛.何欣遥感器正弦振动试验的有限元法[期刊论文]-机械设计与制造 2011(3)2.丛明.王贵飞.宋健高速立式镗铣加工中心滑枕动态特性有限元分析[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2011(6)。
FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验
我国也开展了许多对卫星资料直接变分 同
化的研究【 ｌ，潘宁等利用增量三维变分方法 同 ＿ 化 Ａ Ｕ Ａ辐射亮温资料明显改善了 ＭＭ５ ＭＳ — 模式
ｆ ｄ ａｃｄＭｉ ｏ ａｅＳ ｕ ｄ ｇＵ ｉ探测仪投入 Ａ ｖｎ ｅ ｃ ｗ ｖ ｏｎ ｉ ｎｔ ｒ ｎ ）
的温度和水汽混合 比预报［ 。张华等【 ］ ｍ 以增量
通讯 作者 ： 杨 引 明 ，男 ，博 士 ，高 级 工程 师 ，主要 从 事大 气探 测 遥感 和 中尺 度气 象 的研 究 和业 务 工作 。Ｅｍａ ：ｍｙｎ ＠ｐ ｕｏｇｃ － ｉ ｙ ａｇ ｋ ． ． ｌ ｒ ｎ
２ ４
热
带
气
象
学
报
分析场有着合理 的风压场约束关系。 风云三号是我国新一代极轨气象卫星 ，首颗
基础 ， 针对 ２０ 年第 ８ 台风 “ ０９ 号 莫拉克 ” 路径 和强度 预报 ， 开展数值预报直接 同化技术研究 。 试验结果表 明，
直接 同化 Ｆ ．Ａ微波资料对数值模式初始场改进要优 于仅仅同化常规观测资料 ， Ｙ３ 对缺乏观测资料 的海洋 上改 进尤 为明显 ，模 式初始场更加合理地反映海上 台风环 流形 势以及温湿条件 ，海上 台风 的模式初始位 置也得 到 了校正 ； 经过 Ｆ ３ Ｙ一Ａ微波资料三维 变分 直接 同化后 ，区域 中尺度模 式对 台风路径预报效果具有积极 的改善作
被广泛应用于热带气旋预报业务【 ３ ＭＳ 的 ］ － 。Ａ Ｕ 观测数据受冰云影 响较小 ，对热带气旋的观测非
常有 利 ，因此 对 热带 气旋 的分析 和 预报 有积 极 的
意义［。国内外多家数值预报业务和研究 中心都 ２ ］ 已实现 了多种 卫 星数 据在 Ｎ ＷＰ （ ｕ ｒ ａ Ｎ ｍｅ ｃｌ ｉ
评估FY-3A微波湿度计O—B对云的识别能力
Ｌ Ｉ Ｕ Ｚ ｈ ａ ｏ ｙ ｉ ， ＧＵＡＮ Ｌ ｉ ． Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ ｒ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｏ— Ｂ ｏ ｆ Ｆ Ｙ一 ３ Ａ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｈ ｕ ｍｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ｏ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｙ ｃ ｌ ｏ ｕ ｄ ｓ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
负 离群 点 可识别 超过 ６ ０ ％ 降水 云 ， 随着 降水率增 大 识别率 超过 ８ ０ ％ 。 而通道 ４对 大于 ０ ． ２ ｍ ｍ・ ｈ 的降水 的识别 率超 过 ９ ０ ％ 。通 道 ５负离群 点 几 乎可 以剔 除 １ ０ ０ ％ 的降水 影 响资 料。在 目前还 没有 ＭＷＨ Ｓ自身云检 测产 品的条件 下 ， 双权 重质量 控制算法可剔 除大部分云和 降水 影响视野。
第３ ３卷
第 ５期
气
象
科
学
Ｖ０ １ ．３３．Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ．．２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 １ ０月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
刘兆 科 ； ， 官莉． 评估 Ｆ Ｙ 一 ３ Ａ微波湿度计 Ｏ — Ｂ对云的识别能力． 气象科学 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ３ （ ５ ） ： ５ ３ ６ － ５ ４ ２ ．
FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用
FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用杜明斌;杨引明;杨玉华;张洁;朱雪松【摘要】我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要.试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低.偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36h后路径预报结果；同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20％,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4％.%The quality of numerical weather prediction depends closely on accuracies of initial condition provided by observation system. Satellite observations are very important source for data assimilating models, which is of good overcast, high resolution and stable, improving prediction compared to conventional data in many cases. A new generation polar-orbiting meteorological satellite of China, FY-3A is successfully launched on 27 May 2008, and FY-3B is also successfully launched on 5 November 2010. The two kinds of microwave vertical sounding sensors aboard are very similar in capability to ATOVS (the Advanced TIROS Operational Vertical Sounder) of NOAA series satellite. One of them is microwave temperature sounder (MWTS), and the other one is microwave humidity sounder (MWHS). They are used to sound the vertical distribution of the atmospheric temperatureand humidity respectively. They provide very important observations for application in regional and global data assimilation system.Because of the observation instrument accuracy, observation operator approximation, assimilation model limitations, to the assimilating bias needs correction. The significant characteristics of bias effect are to cause systematic increment field, and the increment field could be obtained by OMB (observed minus background) statistic. This bias correction experiment of FY-3A satellite microwave data is developed on the basis of Harris and Kelley's bias correction experience method for TOVS radiation data, and with combination of improved WRF-3DVAR system. By analyzing the algorithmic method of radiative transfer in the spectral of microwave coverage, mapping function of model variables and brightness temperature of satellite microwave channel is established, making the fast radiative transfer model to be of quasi-linear expression, with considerable accuracy. Under the fast radiative transfer model and its corresponding tangent linear and adjoint model, a direct variational data assimilation system is established in the original assimilation framework using FY-3A microwave temperature sounder and microwave humidity sounder as input. In consideration of the spatial variations and the air mass dependence of satellite radiation data, the microwave data are processed with scan bias correction and air mass bias correction. And the microwave data of each channel basically has a fitting line along the leading diagonal after bias correction. Distribution of most the satellite observation and the brightness temperature derived by observation operator using backgroundtends to be reasonable, and the bias is reduced a lot.With bias correction, FY-3A microwave data is directly assimilated in numerical weather prediction. The assessment of the forecast experiments for 4 typhoons shows that after assimilation the track forecasting ability is significantly improved, especially after 36 hours. And assimilation of FY-3A microwave data has reduced track forecast error by an average of 20%, while the assimilation of conventional data can reduce it by only 4%.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2012(023)001【总页数】7页(P89-95)【关键词】FY-3A气象卫星;微波探测;偏差订正;直接同化;台风【作者】杜明斌;杨引明;杨玉华;张洁;朱雪松【作者单位】南京大学,南京210093;上海市卫星遥感与测量应用中心,上海201100;上海中心气象台,上海200030;中国气象局上海台风研究所,上海200030;上海市卫星遥感与测量应用中心,上海201100;上海市卫星遥感与测量应用中心,上海201100【正文语种】中文我国极轨气象卫星FY－3A大大增强了对地球系统的综合探测能力，而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。
FY-3A MWHS资料偏差订正方法研究
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ ． １ ０ ． ２ ７ ；修订 日期 ：２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ １
基金项 目：国家重点基础研究发展计￣ １ Ｊ （ ９ ７ ３ 计划） 资助项 目（ ２ ０ １ ３ Ｃ Ｂ ４ ３ ０ １ ０ １ ） 、中国博士后科学基金资助项 ￣（ ２ ０ ０ ９ ０ ４ ６ １ １ ３ １ 、２ ０ １ ０ ０ ３ ５ ９ ６ ） 和江苏
正后 的通道 ２ ￣ ４ 观测残差概率分 布呈现均值为 ０ 的高斯分布 ， 且通道 １ 和５ 观测残差更接近均值为 ０ 的高斯 分
布 。（ ３ ）偏差订正后观测残差标准差均有所降低 ，表明偏差 订正能够 提高 ＭＷＨＳ资料对分析场的调整。试 验证
明Ｆ Ｙ． ３ Ａ ＭＷＨＳ资料具有较高的数据质量 以及 同化应用 的潜力 ； 建立的偏差订正方案可为 Ｆ Ｙ ． ３ Ａ ＭＷＨ Ｓ资料 直接 同化提供条件 。 关 键 词 ：Ｆ Ｙ． ３ Ａ气象卫星 ；大气湿度垂直探测仪ｆ ＭＷＨＳ ） ；资料 同化 ；偏差订正
高校 优 势学科 建设 工 程资 助项 目（ Ｐ Ａ Ｐ Ｄ） 共 同资助 通 讯作 者 ：鲍 艳松 ，男 ，安 徽省 人 ，副教 授 ，主要 从 事卫 星遥 感 研究 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｓ ｂ ａ ｏ ＠ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉｌ ． ｔ ｏ ｍ
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气பைடு நூலகம்
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风 云 三号 （ Ｆ Ｙ３ ） 系列 卫 星 是 中国第 二 代 极 轨 气象 卫 星 。２ ０ ０ ８年 ５月 ２ ７ Ｅ ｔ ，Ｆ Ｙ３系列 首发 星
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ＨＵ Ｙａ ｎ ｑ ｉｆＡ ｔ ｍ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＩ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ４ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｈ Ｕ Ｙ ａ ｎ ｑ ｉ ｎ ｇ ， Ｇ Ｕ Ａ Ｎ Ｌ ｉ ． Ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｆ Ｙ － ３ Ａ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｈ ｕ ｍ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｂ ｉ － ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ
胡言青 官莉
（ 南 京信 息工程 大学大气物理学 院， 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要 针 对 Ｆ Ｙ － ３ Ａ卫 星微 波 湿度 计 ＭＷＨ Ｓ （ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ Ｈ ｕ ｍ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ Ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ） 资 料 的质量 控制进 行 研 究 。选用 ２ ０ １ ０年冬 季 １月 １ ７ ．２ ３ 日Ｆ Ｙ － ３ Ａ微 波湿度 计 Ｍ ＷＨ Ｓ Ｌ １ Ｃ 格 式 的全 球 观 测 资料 作 为
关键词 Ｆ Ｙ 一 ３ Ａ；Ｍ ＷＨ Ｓ ；质量控制；辐射传输模式 分类 号 ： Ｐ ４ １ ３ ． ２ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ２ ０ １ ２ ｊ ｍｓ ． ０ ０ ８ ０
文献标 识码 ： Ａ
Ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｆ Ｙ－ ３ Ａ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｈ ｕ ｍｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ
ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｎ Ｌ １ Ｃ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ １ ７ ｔ ｏ ２ ３ ｉ ｎ ２ ０１ ０ ｉ ｓ ｃ ｈ ｏ —
第３ ３ 卷
第１ 期
气
象
科
学
Ｖｏ １ ．３ ３，Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ．，２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ２月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
胡言青 ， 官莉 ． 采用双权重算法进行 Ｆ Ｙ 一 ３ Ａ微波湿度计 资料质量控制 试验． 气象科学 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ３ （ １ ） ： ５ ９ － ６ ５ ．
ｔ ｈ ｅ Ｍ ｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ １ ３ ， ３ ３ （ １ ） ： ５ ９ ６５ － ．ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ２ ０ １ ２ ｊ ｍ ｓ ． ０ ０ ８ ０
采用双权重算法进行 Ｆ Ｙ 一 ３ Ａ微 波 湿 度 计 资 料质 量控 制试 验
研 究对象， 采用双权重算法对观测增量 Ｏ — Ｂ进行质量控制， 其 中Ｏ是 Ｆ Ｙ ． ３ Ａ微 波湿度计观测 的亮
度 温度 ， Ｂ是 基 于 Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ Ｇ Ｆ Ｓ全球 预 报 系统 ６ ｈ预 报场 用辐 射传 输模 式 Ｒ Ｔ Ｙ Ｏ Ｖ模 拟 的亮度 温度 值 ， 目的 是 剔 除 受地 表 发 射 率 或 云 影 响 的 离 群 资 料。 结 果 表 明， 通 过双权重 的质量控制后 ， Ｆ Ｙ 一 ３ Ａ ＭＷＨＳ ３ 、 ４ 、 ５通 道 Ｏ － Ｂ 的标 准差 明显减小 了 ２～３ Ｋ， 同 时， 质 量 控制 后 Ｏ — Ｂ偏 差和 标 准 差 随 时 间 窗变 化也很 稳定 ， 可 见该 方法 除 去异 常资料 的效果 较 为理 想 ， 能够应 用 到卫 星资料 的质 量 控制 中。
ｓ ｅ ｎ ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ．Ａ ｎ ｄ ｂ ｉ — ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｏ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｏ — Ｂ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ
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