风云二号E星和多角度成像仪的云导风资料质量对比
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摘要： 针对现在缺少对风 云二号 Ｅ星云导风资料 的详 细对 比评 估 ， 结合多角度 成像仪 与风云二 号 Ｅ星云导风 的特性 ， 提出了将二者云导风资料 的交 叉对 比方 法 ， 利用 多角 度成像 仪 云导 风资料 的优 势特 征作 为对 比参照 ， 对 ２１ ０ ０以及 ２ １ ０ １年的风云二号 Ｅ星 云导 风资料进行参照对 比， 析风 云二号 Ｅ星 云导风 资料 的特 性。选择 ２ １ 、 分 ０ ０ ２１ 年 １ ０１ －８月的风云二号 Ｅ星资料分别与 多角度成 像仪云导风资料进行分 析 ， 对两种资料进行 匹配 处理 ， 并对 匹 配结果进行准确 的统计分 析 ， 于分 析风云二号 Ｅ星云导 风资料 的优缺 点 以及 质量变 化 。研究 结果表 明 ： 便 风云二 号 Ｅ星云导风资料 的整体 质量要 稍差 于 多角度 成像 仪 云导风 资料 ； 但是 就 风云二 号 Ｅ星 云导风 资料 自身而 言 ，
（ ） 比两种资料 ， ２ １ 年与 ２ １ 年 １ ８ Ｆ 一Ｅ的导风资料进行对比研究 ， ３对 对 ００ ０１ － 月 Ｙ２ 统计两种资料的相关性。 （） ４ 分析其质量的改进程度以及有待改进之处 ， 得出结论 ， 验证 Ｆ 一Ｅ导风资料的质量提升。 Ｙ２
风 云 二 号 Ｅ星 和 多角 度 成 像 仪 的云 导风 资 料 质 量 对 比
金 雪 韩 威２ 朱克云 陈 静２ ， ， ，
（ ． 都信 息工程 学 院大 气科 学 学院 ， １成 四川 成都 ６ ０２ ； ． 国气象局 数值预 报 中心 ， 京 １０８ ） １２ ５２ 中 北 ０ ０ １
式应 用 的是 ＭＥ ７ Ｍ Ｔ ９ Ｇ Ｓ １ 、 Ｅ 一２ ＭＴＳ —Ｒ、 ＤＩ ｕ Ｔ一、 Ｅ 一 、 ＯＥ 一１ Ｇ Ｓ１ 、 Ｏ ＡＴ Ｉ ＭＯ ＳＡｑ ａ以及 ＭＯ Ｓ Ｔｅｒ 卫 星 的 风场 ， ＤＩ ｒａ 这
些卫星通过追踪红外线、 可见光和水汽通道获得风场信息 。这个数据库虽然大但是不全 ， 最为显著的是高纬度地
区 只有通 过 ＭＯＤＩ 星数 据稀 疏 取样 。如 何 有 效地 利用 云 导 风 资料 ， 其 能 有 效 的提 高 应 数值 预报 业 务 水 平 Ｓ卫 使 还有 待进 一 步研究 。更 好 的覆 盖率 和反 演质 量将 得 到更 完善 的资 料 ， 这将促 使 天气 预报 更加 长足 的进 步 。 然而 ， Ｙ２ Ｆ 一Ｅ云 导风 资料 在数 值模 式 中的试 验 研究 较少 ， 不 同 的静 止卫 星还 具 有 各 自的误差 特 性 ，０ １年 而 ２１ Ｆ ２ Ｙ一Ｅ云 导风 资料 较上 一年 相 比会有 不 同 的变 化 ， 需要 进行 大量 的研究来 验 证 以下特 性 ： （ ）２ １ １ ０ １年 Ｆ ２ Ｙ一Ｅ云 导风 资料 质量 提高 程度 。 （ ）资料 是 否可优 化 及可 优化 的特性 。 ２ （ ）验证 资 料在数 值 模式 中的可用 性 。 ３
时反演 出云动 和云 高 。Ｋａｒ ｏｉ ， ｋ ｓ ｒｄｈ等为 了确 切证 明 ＭＩＲ的 观测 是 可靠 的 ， 用来 自独 立 卫 星 ｔｉ Ｌ ｎｔ Ａ ｏ ｖｔ ｎ ｚ Ｈｏ Ｓ 使 测量得到的数据来评估 ＭＩＲ云导风资料 ， Ｓ 比较了 ＭＩＲ和 ＭＥ － 两种导风资料 ， Ｓ Ｔ９ 研究不 同要素下的平均偏差 、 均 方根 误差 和相 关 系数 ， 最终 证 明 了 ＭＩＲ 观测 的可 靠 性 。将 Ｆ ２ Ｓ Ｙ一Ｅ资料 与 ＭＩＲ资 料 进行 对 比分 析 ， Ｓ 就保 证
２ １ 年 的资料质量较 ２ １ ０１ ０ ０年有不 同程度 的提高。
关
键
词 ： 象学； 气 资料 同化 ； 多角度 成像仪 ； 云 ２号 Ｅ星 ； 风 云导风 ； 匹配； 均方根 误差
文献标志码 ： Ａ
中 图分 类 号 ：４ ８ Ｐ６
０ 引 言
在气 象 学科 中 ， 为研究 各 种数值 模 式 的准确 性 ， 常将 各 种卫 星 资 料进 行 同化 ， 并加 以研 究 分 析 。云 导风 在 数
卫星风场误差 的主要来源在于获取云顶高度 （Ｔ ｓｌ 。云顶 高度通常来 自辅助信息 ， Ｃ Ｈ ） ３ Ｊ 如温度剖面模 型， 本
身 就存 在 一定 的偏 差 。一个 不依 赖辅 助信 息 的方 法可 以 消 除这 种误 差 的来 源 ， 且 因此 能 够 提 高风 场 资 料 的质 并
量 。ＭＩＲ Ｍｕ ｉ ｎ ｅ Ｉ ｇ ｇＳ ｅｔ Ｒ ｄ ｍｅ ｒ应用这样一种立体技术 ， ｓ （ ｌ— ｇｌｍａｉ ｐｃ ｏ ａｉ ｔ ） ｔａ ｎ ｒ ｏ ｅ 可以在不借助辅助信息的情况下 ， 同
值天气预报研究 中展示 了其 较好 的应 用前景 ， 同化来 自地球 静止 卫星 （ 例如 ： Ｔ９ 以及 极轨卫 星 （ 如 ： ＭＥ －） 例 ＭＯ Ｓ 的高质量云导风对于提高模式预报技巧有着积极 的作用＿ 。Ｄ ｌ ｌ ２ ＤＩ） １ ｅ ｏ 等【 指出， Ｃ Ｊ ｓ ］ Ｅ ＭＷＦ数值天气预报模
第２ ７卷第 ２期
２１ ０ ２年 ４月
成
都
信
息
ຫໍສະໝຸດ Baidu
工
程
学
院
学
报
Ｖｌ ． ７Ｎｏ． ０ ２ １ ２
Ａｐ ．２ １ ｒ ０２
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ Ｏ Ｃ Ｅ Ｆ Ｈ ＮＧＤ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｕ ＶＥ Ｓ ＴＹＯＦ Ｉ Ｏ ＮＦ ＲＭＡ ＯＮ Ｔ Ｃ ＴＩ Ｅ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
文章 编 号 ：１７ —７ ２ ２ １ ）２０ １ —８ ６ １１ ４ （０ ２ ０ —２ １０
了研 究的 可靠性 。
采 用 对 比的方 法研究 Ｆ 一Ｅ云 导风 资料 质量 的 改进 问题 ， 了 ４个 方 面 的工作 ： Ｙ２ 做 （ ） ＭＩＲ 与 Ｆ ２ １对 Ｓ Ｙ一Ｅ资料 的研 究现 状进 行分 析 ， 研究 资 料 的特性 及应 用 。 （ ） 定针 对两 种资 料 的研究 方 法 ， 其进 行数 据 匹配 处理 。 ２制 对
（ ） 比两种资料 ， ２ １ 年与 ２ １ 年 １ ８ Ｆ 一Ｅ的导风资料进行对比研究 ， ３对 对 ００ ０１ － 月 Ｙ２ 统计两种资料的相关性。 （） ４ 分析其质量的改进程度以及有待改进之处 ， 得出结论 ， 验证 Ｆ 一Ｅ导风资料的质量提升。 Ｙ２
风 云 二 号 Ｅ星 和 多角 度 成 像 仪 的云 导风 资 料 质 量 对 比
金 雪 韩 威２ 朱克云 陈 静２ ， ， ，
（ ． 都信 息工程 学 院大 气科 学 学院 ， １成 四川 成都 ６ ０２ ； ． 国气象局 数值预 报 中心 ， 京 １０８ ） １２ ５２ 中 北 ０ ０ １
式应 用 的是 ＭＥ ７ Ｍ Ｔ ９ Ｇ Ｓ １ 、 Ｅ 一２ ＭＴＳ —Ｒ、 ＤＩ ｕ Ｔ一、 Ｅ 一 、 ＯＥ 一１ Ｇ Ｓ１ 、 Ｏ ＡＴ Ｉ ＭＯ ＳＡｑ ａ以及 ＭＯ Ｓ Ｔｅｒ 卫 星 的 风场 ， ＤＩ ｒａ 这
些卫星通过追踪红外线、 可见光和水汽通道获得风场信息 。这个数据库虽然大但是不全 ， 最为显著的是高纬度地
区 只有通 过 ＭＯＤＩ 星数 据稀 疏 取样 。如 何 有 效地 利用 云 导 风 资料 ， 其 能 有 效 的提 高 应 数值 预报 业 务 水 平 Ｓ卫 使 还有 待进 一 步研究 。更 好 的覆 盖率 和反 演质 量将 得 到更 完善 的资 料 ， 这将促 使 天气 预报 更加 长足 的进 步 。 然而 ， Ｙ２ Ｆ 一Ｅ云 导风 资料 在数 值模 式 中的试 验 研究 较少 ， 不 同 的静 止卫 星还 具 有 各 自的误差 特 性 ，０ １年 而 ２１ Ｆ ２ Ｙ一Ｅ云 导风 资料 较上 一年 相 比会有 不 同 的变 化 ， 需要 进行 大量 的研究来 验 证 以下特 性 ： （ ）２ １ １ ０ １年 Ｆ ２ Ｙ一Ｅ云 导风 资料 质量 提高 程度 。 （ ）资料 是 否可优 化 及可 优化 的特性 。 ２ （ ）验证 资 料在数 值 模式 中的可用 性 。 ３
时反演 出云动 和云 高 。Ｋａｒ ｏｉ ， ｋ ｓ ｒｄｈ等为 了确 切证 明 ＭＩＲ的 观测 是 可靠 的 ， 用来 自独 立 卫 星 ｔｉ Ｌ ｎｔ Ａ ｏ ｖｔ ｎ ｚ Ｈｏ Ｓ 使 测量得到的数据来评估 ＭＩＲ云导风资料 ， Ｓ 比较了 ＭＩＲ和 ＭＥ － 两种导风资料 ， Ｓ Ｔ９ 研究不 同要素下的平均偏差 、 均 方根 误差 和相 关 系数 ， 最终 证 明 了 ＭＩＲ 观测 的可 靠 性 。将 Ｆ ２ Ｓ Ｙ一Ｅ资料 与 ＭＩＲ资 料 进行 对 比分 析 ， Ｓ 就保 证
２ １ 年 的资料质量较 ２ １ ０１ ０ ０年有不 同程度 的提高。
关
键
词 ： 象学； 气 资料 同化 ； 多角度 成像仪 ； 云 ２号 Ｅ星 ； 风 云导风 ； 匹配； 均方根 误差
文献标志码 ： Ａ
中 图分 类 号 ：４ ８ Ｐ６
０ 引 言
在气 象 学科 中 ， 为研究 各 种数值 模 式 的准确 性 ， 常将 各 种卫 星 资 料进 行 同化 ， 并加 以研 究 分 析 。云 导风 在 数
卫星风场误差 的主要来源在于获取云顶高度 （Ｔ ｓｌ 。云顶 高度通常来 自辅助信息 ， Ｃ Ｈ ） ３ Ｊ 如温度剖面模 型， 本
身 就存 在 一定 的偏 差 。一个 不依 赖辅 助信 息 的方 法可 以 消 除这 种误 差 的来 源 ， 且 因此 能 够 提 高风 场 资 料 的质 并
量 。ＭＩＲ Ｍｕ ｉ ｎ ｅ Ｉ ｇ ｇＳ ｅｔ Ｒ ｄ ｍｅ ｒ应用这样一种立体技术 ， ｓ （ ｌ— ｇｌｍａｉ ｐｃ ｏ ａｉ ｔ ） ｔａ ｎ ｒ ｏ ｅ 可以在不借助辅助信息的情况下 ， 同
值天气预报研究 中展示 了其 较好 的应 用前景 ， 同化来 自地球 静止 卫星 （ 例如 ： Ｔ９ 以及 极轨卫 星 （ 如 ： ＭＥ －） 例 ＭＯ Ｓ 的高质量云导风对于提高模式预报技巧有着积极 的作用＿ 。Ｄ ｌ ｌ ２ ＤＩ） １ ｅ ｏ 等【 指出， Ｃ Ｊ ｓ ］ Ｅ ＭＷＦ数值天气预报模
第２ ７卷第 ２期
２１ ０ ２年 ４月
成
都
信
息
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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程
学
院
学
报
Ｖｌ ． ７Ｎｏ． ０ ２ １ ２
Ａｐ ．２ １ ｒ ０２
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ Ｏ Ｃ Ｅ Ｆ Ｈ ＮＧＤ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｕ ＶＥ Ｓ ＴＹＯＦ Ｉ Ｏ ＮＦ ＲＭＡ ＯＮ Ｔ Ｃ ＴＩ Ｅ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
文章 编 号 ：１７ —７ ２ ２ １ ）２０ １ —８ ６ １１ ４ （０ ２ ０ —２ １０
了研 究的 可靠性 。
采 用 对 比的方 法研究 Ｆ 一Ｅ云 导风 资料 质量 的 改进 问题 ， 了 ４个 方 面 的工作 ： Ｙ２ 做 （ ） ＭＩＲ 与 Ｆ ２ １对 Ｓ Ｙ一Ｅ资料 的研 究现 状进 行分 析 ， 研究 资 料 的特性 及应 用 。 （ ） 定针 对两 种资 料 的研究 方 法 ， 其进 行数 据 匹配 处理 。 ２制 对