风云三号C星微波湿温探测仪的定标和验证

被引：21

作者：

郭杨 ^{[1
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卢乃锰 ^{[2
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漆成莉 ^{[2
]}

谷松岩 ^{[2
]}

许健民 ^{[2
]}

机构：

[1] 南京信息工程大学

[2] 国家卫星气象中心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

来源：

地球物理学报 | 2015年 / 58卷 / 01期

关键词：

风云三号C星; 微波湿温探测仪; 在轨测试; 定标精度验证;

D O I：

暂无

中图分类号：

P412.27 [卫星探测];

学科分类号：

0706 ; 070601 ;

摘要：

风云三号C星(FY-3C)已经于2013年9月23日发射升空,其上装载的微波湿温探测仪(MWHTS)已于9月30日开机正常工作.MWHTS具有对大气温度和湿度垂直分布进行同步探测的能力.MWHTS为跨轨扫描式微波辐射计,在89～191GHz毫米波段内设置了十五个探测通道,其中包括118.75GHz氧气吸收线附近的8个大气温度探测通道,183.31GHz水汽吸收线附近的5个大气湿度探测通道,以及89GHz和150GHz两个窗区通道.设置在118.75GHz的一组毫米波探测通道是国际上业务卫星首次使用的大气探测通道,这组通道和183.31GHz通道对大气进行联合探测,将获得更加精细的大气温湿度垂直分布数据,为数值预报和气候研究提供丰富信息.为保证MWHTS观测资料的定量应用,对仪器性能和定标精度进行了在轨测试.利用MWHTS在轨正常工作后的三个月数据,对仪器在轨定标的基础数据:冷空和黑体计数值,黑体和仪器温度进行监测分析和质量检验,经过质量检验的在轨定标基础数据,结合发射前真空试验得到的非线性订正项在轨定标生成MWHTS观测亮温数据.评估MWHTS在轨辐射定标结果的精度和偏差特性使用了三种方法:1通过场地定标试验获取大气温湿廓线和地面温度等大气参数信息,结合微波逐线正演辐射传输模式MonoRTM(Monochromatic Radiative Transfer Model)模拟MWHTS的上行微波辐射亮温,与MWHTS实际观测结果进行对比分析;2两个通道特性一致的同类星载被动微波载荷同时观测同一目标,观测亮温的差异主要取决于两个载荷的定标系统偏差.选取美国SNPP上搭载的微波探测仪器ATMS作为MWHTS的参考载荷,基于SNO(simultaneous nadir overpass)技术,对两个仪器的观测亮温进行交叉比对,观测亮温时空匹配及均匀性检验的条件为:观测时间差异小于20min,观测像元中心距离小于3km,观测角度在星下点附近差异小于5°,观测像元周围3×3像元内的亮温标准差小于1K;3基于美国国家环境预测中心的全球数据同化系统GDAS(Global Data Assimilation System)数据,利用快速辐射传输模式CRTM(Community Radiative Transfer Model)对MWHTS各通道亮温进行正演模拟,模拟结果(O)和仪器实际观测的亮温(B)之间的差异记为"O-B",对偏差值"O-B"进行统计特征分析.仪器中心频率的变化、正演模式模拟精度和模式输入廓线自身的误差都会对"O-B"产生影响.但是对于首次使用的探测频点而言(如118.75GHz通道),由于国际上没有同类载荷可以进行交叉比对,借助于正演辐射传输模式计算得到"O-B"偏差的分析结果可以在一定程度上反映仪器整体定标情况.外场地定标试验结果显示除通道14外,其他14个通道的亮温差都在1.3K以内;与同类载荷ATMS的在轨观测进行直接交叉比对表明通道14与ATMS的亮温偏差最大,但中心频点一致的5个水汽探测通道的标准差都小于1K;将MWHTS观测结果和正演辐射传输模式模拟结果即"O-B"进行偏差分析显示,靠近118.75GHz吸收线中心的通道2—6"O-B"标准差小于0.5K,其他通道"O-B"标准差和ATMS相应通道的结果相当;MWHTS观测和模拟偏差随角度变化的研究表明通道1,7～13和15观测结果对角度有一定依赖性.

引用

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页数：12

共 18 条

[1] FY-3A/MWHS数据在定量降水估计中的应用研究 [J].

崔林丽 ;

杨引明 ;

游然 ;

方翔 .

高原气象, 2012, 31 (05) :1439-1445

[2] FY-3A星MWHS反演中纬度和热带大气水汽 [J].

何杰颖 ;

张升伟 .

遥感学报, 2012, 16 (03) :562-578

[3] FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验 [J].

杨引明 ;

杜明斌 ;

张洁 .

热带气象学报, 2012, 28 (01) :23-30

[4] FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用 [J].

杜明斌 ;

杨引明 ;

杨玉华 ;

张洁 ;

朱雪松 .

应用气象学报, 2012, 23 (01) :89-95

[5]

Initial evaluation and assimilation of FY-3A atmospheric sounding data in the ECMWF System[J]. LU QiFeng National Satellite Meteorological Center/China Meteorological Administration (NSMC/CMA), Beijing 100081, China.Science China(Earth Sciences). 2011(10)

[6] 风云三号A星大气探测资料数据在欧洲中期天气预报中心的初步评价与同化研究 [J].