大气参量反演误差分析及气象微波辐射计性能测试研究

摘要

大气温度、水汽密度和液态水总量等物理参数及其分布对分析气候变化等具有极其重大的意义。地基微波辐射计在进行大气温湿廓线、液态水总量测量时，具有很高的时间分辨率和反演精度，故其广泛应用于大气剖面、液态水、降雨遥感测量等方面。本文主要对大气参量反演误差进行了分析，并对地基气象微波辐射计的性能进行了测试与研究。
　　本文首先分析了大气微波辐射传输理论，大气参量反演的基本方法，以及天线温度的计算分析方法，然后将神经网络算法和线性回归算法应用到地基辐射计的大气参量反演中，进行性能分析比较。对比结果表明神经网络在温湿廓线反演中处理非线性能力较强，比线性回归方法反演大气参数的精度更高，因此和线性回归算法相比，神经网络算法更适合用在地基辐射计的温湿廓线的反演中。
　　其次，本文在准确计算天线旁瓣电平、主波束宽度以及指向误差对天线温度影响的基础上，分析了不同的天线旁瓣电平、主波束宽度以及指向误差对辐射计大气参量反演的影响。对比结果表明，在准确计算其对天线温度影响的基础上，考虑天线旁瓣电平、主波束宽度以及指向误差对天线温度的影响后，辐射计温湿廓线反演的误差比不考虑天线旁瓣电平、主波束宽度以及指向误差而直接将正演得到的大气视在温度进行温湿廓线反演的误差要小。当天线旁瓣电平、主波束宽度不同时，反演得到的温湿廓线均方根误差变化不大，因此，天线旁瓣电平和主波束宽度的大小对辐射计温湿廓线反演结果没有明显的影响，但是随着指向误差的增大，温湿廓线的反演误差也在随之增大。
　　最后本文介绍了气象微波辐射计的系统结构，然后结合微波辐射计的实测数据对辐射计的灵敏度和稳定度进行测试，并计算出了微波辐射计的定标方程，最后根据测试结果分析了辐射计系统的性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容和结构安排

第2章 大气微波遥感的基本理论

2.1 大气微波传输理论

2.2 大气亮温的计算

2.3 微波辐射计的工作原理和定标方法

2.4 本章小结

第3章 地基微波辐射计大气参量反演

3.1 大气参数反演算法

3.2 天线温度的分析与计算

3.3 晴天温湿廓线反演

3.4 本章小结

第4章 地基微波辐射计大气参量反演误差分析

4.1 天线旁瓣对大气参量反演的影响分析

4.2 天线的主波束宽度对大气参量反演的影响分析

4.3 测量指向的误差对大气参量反演的影响分析

4.4 本章小结

第5章 地基微波辐射计系统实验研究

5.1 地基微波辐射计系统介绍

5.2 辐射计系统性能测试与分析

5.3 本章小结

第6章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献