基于FY2G衛(wèi)星云圖產(chǎn)品模擬生成地面站點(diǎn)云量數(shù)據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉輝

摘要 在氣象觀測中，總云量可通過衛(wèi)星遙感和地面觀測確定，在目前缺少夜間地面觀測數(shù)據(jù)的情況下，充分利用衛(wèi)星總云量產(chǎn)品替代地面觀測，為預(yù)報(bào)人員提供更詳實(shí)的氣象觀測資料，成為了必要的手段。

[關(guān)鍵詞]云量產(chǎn)品 MICAPS FY2G

1 引言

隨著社會(huì)發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)氣象預(yù)報(bào)的精度與準(zhǔn)度的要求也越來越高，這也為天氣現(xiàn)象的觀測與判識(shí)技術(shù)的多樣性，復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性提出了的更高的要求，其中面向預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的地面站點(diǎn)的云量綜合觀測產(chǎn)品對(duì)預(yù)報(bào)員對(duì)于天氣現(xiàn)象的觀測與判識(shí)尤為重要，但是目前地面站點(diǎn)的云量產(chǎn)品主要由地面工作人員人工觀測，由于技術(shù)限制夜間無法觀測天氣云量，從而缺少有效的夜間云量產(chǎn)品，本文介紹了通過FY2G衛(wèi)星觀測的云圖產(chǎn)品通過解算、反衍、校正模擬生成夜間地面站點(diǎn)云量數(shù)據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 FY2G衛(wèi)星總云量簡介

在地球表面某一設(shè)定區(qū)域內(nèi)，各種類型云像元發(fā)射輻射的總和與區(qū)域中所有像元發(fā)射輻射總和的比值稱為該區(qū)域內(nèi)的總云量。總云量的有效值閾為[O，100]，O代表區(qū)域中像元為全晴空，100代表區(qū)域像元為全部云覆蓋。利用衛(wèi)星可見光、紅外通道數(shù)據(jù)，以輻射傳輸方程為理論計(jì)算依據(jù)，利用探測輻射值，在完全晴空輻射、完全云蓋輻射一直條件下，估算總云量。表1為FY-2G總云量產(chǎn)品（CTA）HDF格式。

3 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)框架

基于FY2G衛(wèi)星云圖產(chǎn)品模擬生成古地面站點(diǎn)云量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為云圖轉(zhuǎn)換、地面數(shù)據(jù)裁剪和合并轉(zhuǎn)換三部分，如圖1所示。

首先將FY2G衛(wèi)星總云量產(chǎn)品通過站點(diǎn)化算法轉(zhuǎn)換為內(nèi)蒙站點(diǎn)總云量值產(chǎn)品并訂正轉(zhuǎn)換為micaps格式產(chǎn)品。其次將全國micaps第一類格式地面數(shù)據(jù)裁剪出內(nèi)蒙古micaps第一類格式地面，最后將內(nèi)蒙micaps格式云量產(chǎn)品與micaps第一類格式地面裁剪生成加入了衛(wèi)星總云量的mlcaps格式地面數(shù)據(jù)。

3.2 站點(diǎn)轉(zhuǎn)換算法

地面觀測體現(xiàn)了觀測點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)的云量，而衛(wèi)星總云量僅考慮格點(diǎn)上的輻射比值，其計(jì)算方法是從輻射傳輸方程出發(fā)，其精度與云監(jiān)測、完全晴空輻射值和完全云覆蓋輻射值的提取精度相關(guān)，存在一定的系統(tǒng)偏差，且計(jì)算中考慮云的發(fā)射率，與地面觀測相比值域偏小。所以對(duì)某一站點(diǎn)，應(yīng)取其所在位置周圍一定范圍內(nèi)格點(diǎn)數(shù)值的平均值作為站點(diǎn)總云量值，并在與實(shí)況對(duì)比的情況下加以訂正。

以站點(diǎn)位置為中心，取半徑lOkm以內(nèi)的所有格點(diǎn)，取平均值作為站點(diǎn)總云量，記為a。對(duì)a采取系數(shù)訂正的方法，通過誤差分析和檢驗(yàn)測試，現(xiàn)采用的訂正系數(shù)為1.7，將訂正過的總云量記為A（即A=axl.7）。為保證總云量值的值域與MICAPS第一類格式定義一致，將A乘以8，得到適用于MICAPS顯示的總云量A，圖2為用距離平方反比獲取某站點(diǎn)的云覆蓋值核心算法。

4 結(jié)論

大數(shù)據(jù)時(shí)代的氣象數(shù)據(jù)的精確與全面有著重大的意義，多元與精確的氣象數(shù)據(jù)對(duì)于提升氣象預(yù)報(bào)的及時(shí)準(zhǔn)確有著事半功倍的效果，云綜合觀測產(chǎn)品是通過算法解算FY2G衛(wèi)星觀測的云量產(chǎn)品生成的地面站點(diǎn)云量數(shù)據(jù)產(chǎn)品。該產(chǎn)品是MICAPS第一類格式地面填圖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中融合了衛(wèi)星產(chǎn)品解算的云量和地面觀測資料。該產(chǎn)品有效填補(bǔ)了夜間云量觀測數(shù)據(jù)的空白。

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