基于FY-3B微波成像仪的近海面气温和比湿反演研究

摘要

微波遥感以其全天时全天候工作能力、穿透力强、多频段多极化信息丰富等优势，已成为观测和研究海洋的主要手段之一。风云三号卫星FY-3A/B上搭载的微波成像仪（Microwave Radiation Imager,MWRI）是我国自主研制的星载微波扫描辐射计，其设计频率为10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz，89GHz，每个频率有水平和垂直两种极化方式。本文的主要工作就是利用FY-3B MWRI资料进行近实时近海面气象参数的反演及应用研究。
　　本文的主要研究内容和结论如下：
　　⑴近海面气温和比湿反演。基于多元线性回归方法，建立了FY-3B MWRI接收亮温和海洋气象参数之间的经验关系，反演结果与热带大气计划（Tropical Atmosphere Ocean project,TAO）和美国国家浮标数据中心（National Data Buoy Center,NDBC）的浮标实测资料进行比较，近海面气温和比湿的均方根误差分别为1.88K和1.27g/kg；基于改进的Bowen比方法反演了赤道太平洋区域的近海面气温和比湿，与TAO实测资料相比均方根误差分别为1.07K和0.73g/kg；建立了反演近海面气温和比湿的人工神经网络模型，与实测资料相比均方根误差分别为1.27K和0.96g/kg；比较了不同季节的参数反演效果，夏秋季优于冬春季。
　　⑵中国近海热通量计算和分析。基于空气动力学的Bulk公式，把反演得到的近海面气象参数结果用于中国近海湍流热通量的计算，并分析了其时空变化特征。计算得到的感热和潜热通量，与NCEP再分析数据相比一致性较高，证明了基于FY-3B MWRI资料进行海气界面通量计算的可行性；在整个中国近海，感热和潜热通量均具有明显的时空变化特征。其年变化基本表现为秋冬季为大值，春夏季为小值，冬季出现极大值，夏季出现极小值。热通量的年变化在黑潮区域最大，南海和西太平洋次之，黄渤海的变化最小。

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1 绪论

1.1研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究内容与论文结构

2 海面参数的被动微波遥感原理

2.1亮度温度

2.2极化方式

2.3海洋-大气系统微波辐射传输方程

3 研究数据及处理方法

3.1 数据说明

3.2 参数反演方法介绍

4 近海面气温和比湿反演

4.1 数据预处理

4.2 多元统计回归方法反演结果及分析

4.3 Bowen比方法反演结果及分析

4.4 神经网络方法反演结果及分析

4.5 本章小结

5 海面热通量计算

5.1热通量计算方法介绍

5.2 中国近海热通量计算与分析

5.3 本章小结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的主要成果