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基于探空的FY-4B/GIIRS温湿廓线检验和订正
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作者 金子琪 余贞寿 +3 位作者 郝世峰 张红蕾 陆正奇 张树宪 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期538-550,共13页
以探空资料为基准,对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估,分析误差特征,并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明:晴天条件下温度平均偏差为-... 以探空资料为基准,对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估,分析误差特征,并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明:晴天条件下温度平均偏差为-0.3~1 K,均方根误差在2 K以内;湿度平均偏差为0~1.3 g·kg^(-1),均方根误差最大值位于近地层,约为2.1 g·kg^(-1)。云天条件下偏差增大,平均偏差整体呈正值,温度均方根误差为2.2~2.7 K,湿度均方根误差最大值约为3 g·kg^(-1)。12:00(世界时,下同)近地层温度偏差较00:00有所增大;晴天条件下,12:00400 hPa以下的湿度偏差大于00:00;云天条件下,00:00750~950 hPa的湿度偏差大于12:00。云天条件下温湿廓线系统性偏差明显,与质控码为0的样本相比,质控码为1的样本偏冷、偏干加剧,且偏差分布更为离散,温度偏差呈不对称的双峰分布。PDF方法可有效减小FY-4B/GIIRS温度廓线的系统性偏差,订正后,质控码为0和1的样本平均偏差分别由0.74 K和2.07 K下降至-0.03 K和0.01 K,均方根误差分别由1.89 K和3.20 K减小至1.73 K和2.34 K。 展开更多
关键词 fy-4b/giirs 探空资料 温湿廓线 检验评估 概率密度匹配法
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FY-4 A/GIIRS反演夏冬季有云时大气温湿度廓线的精度评估
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作者 姚姝含 官莉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期130-142,共13页
FY-4A/GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可以连续获得高垂直分辨率的大气温度和湿度廓线信息。当GIIRS视场内有云存在时,目前Level 2业务大气温湿度垂直廓线产品只提供观... FY-4A/GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可以连续获得高垂直分辨率的大气温度和湿度廓线信息。当GIIRS视场内有云存在时,目前Level 2业务大气温湿度垂直廓线产品只提供观测视场内云顶以上高度的温度廓线,且不反演整个视场的湿度廓线。基于GIIRS辐射观测值用U-Net卷积神经网络算法实现了全天空大气温湿度廓线反演,包括晴空和全云覆盖视场,同时利用常规无线电探空观测资料对反演精度进行了检验。结果表明:U-Net算法有云视场的温湿度廓线反演能力与晴空相当,且夏季温度反演精度优于冬季,有利于灾害性天气多发季节的监测。在云系较活跃的夏季,随着视场内云量的增加温度廓线反演精度逐渐变高,表明该算法适用于有云时大气温度廓线反演,而湿度随着云量的增加反演均方根误差RMSE增大。视场内不同云光学厚度时温度反演误差相差不大,RMSE均在2.5 K左右,平均偏差ME在1 K以内,对流层高层薄云时反演误差相对而言较小。湿度反演随着云光学厚度的增大反演误差也增大,说明对于一定程度的薄云,GIIRS能够获得不错的反演精度。虽然U-Net算法物理意义不明确,但是能够快速实现全天空大气温湿度廓线反演,尤其在有云时能够获得更高的反演精度。 展开更多
关键词 fy-4 A/giirs U-Net卷积神经网络 大气温湿度廓线 反演算法评估
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基于集成学习的FY-4A/GIIRS红外通道亮温偏差订正研究
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作者 王根 杜成名 +3 位作者 蒋芸 范传宇 潘月 袁松 《红外》 CAS 2024年第4期31-38,共8页
资料变分同化方法基于观测误差无偏的假设,故偏差订正是卫星资料质量控制的重要环节之一。开展了基于集成学习的风云四号A星(Feng-Yun 4A,FY-4A)干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)中波红外... 资料变分同化方法基于观测误差无偏的假设,故偏差订正是卫星资料质量控制的重要环节之一。开展了基于集成学习的风云四号A星(Feng-Yun 4A,FY-4A)干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)中波红外通道亮温偏差订正研究。将随机森林、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)、Decision Tree和Extra Tree作为集成学习的基础模型。在优化基础模型的超参数后,采用广义误差极小化方法集成基础模型回归结果。基于台风“利奇马”期间的加密晴空视场点资料,对比了集成学习、基础模型和离线法的GIIRS通道亮温偏差订正效果。试验结果表明,本文所采用的订正方法均取得了好的结果。在所有方法中,集成学习的订正效果最佳。在气团预报因子中,地理(经度和纬度)信息对基础模型贡献率较大。本文方法可推广至其他资料的偏差或误差订正。 展开更多
关键词 fy-4A/giirs 偏差订正 集成学习 超参数优化 台风“利奇马”
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利用FY-4B地球静止气象卫星观测南海北部内孤立波及传播速度
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作者 李熙莹 孟俊敏 +2 位作者 孙丽娜 张昊 贺凯飞 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-15,共15页
本文利用中国新一代静止轨道气象卫星FY-4B数据开展了南海北部海域内孤立波观测及传播速度研究。首先使用500 m分辨率的全圆盘ARGI数据对FY-4B卫星可观测内波区域进行了讨论,确认了南海北部为研究区域。之后利用250 m分辨率的GHI数据使... 本文利用中国新一代静止轨道气象卫星FY-4B数据开展了南海北部海域内孤立波观测及传播速度研究。首先使用500 m分辨率的全圆盘ARGI数据对FY-4B卫星可观测内波区域进行了讨论,确认了南海北部为研究区域。之后利用250 m分辨率的GHI数据使用多时相图像比较法(Multitemporal Image Comparison Method,MTI)计算了南海北部内孤立波的传播速度,其平均传播速度为1.78 m/s,东部深海区平均传播速度为3.02 m/s,向西传播至东沙群岛附近后平均速度减小至1.90 m/s,经过东沙群岛分裂后南部比北部传播速度更快,分别为2.08 m/s和1.54 m/s;最终在向西传播到近岸区域后内孤立波传播速度减小至0.42 m/s,直至最终消散。将MTI方法与两层模式下扩展KdV方程(extended Korteweg-de Vries,eKdV)计算得到的理论传播速度进行了对比,二者相关系数达到了0.89,证明eKdV理论方程对南海北部内孤立波传播速度反演的可行性,但仍具有一定的局限。最后将实测数据与遥感影像匹配计算内孤立波传播速度的结果与单一遥感影像计算内孤立波传播速度的结果进行了比较,两者相关性达到了0.93。本文验证了静止轨道卫星光学遥感数据的高时间分辨率特点对内孤立波传播速度研究具有的较大优势,对南海北部内孤立波参数反演等研究工作具有一定意义。 展开更多
关键词 内孤立波 fy-4b地球静止气象卫星 多时相图像比较法(MTI) eKdV方程 南海北部
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基于随机森林算法优选FY-4BAGRI通道订正雨量产品研究
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作者 夏进一 官莉 《暴雨灾害》 2024年第5期598-606,共9页
为提高卫星反演地面定量降水产品的精度,基于2022年6月1日—7月31日FY-4B静止轨道辐射成像仪AGRI(Advanced Geosynchronous Radiation Imager)中国区域一级辐射观测产品、二级云检测产品、二级定量降水估计业务产品及国家站雨量观测,利... 为提高卫星反演地面定量降水产品的精度,基于2022年6月1日—7月31日FY-4B静止轨道辐射成像仪AGRI(Advanced Geosynchronous Radiation Imager)中国区域一级辐射观测产品、二级云检测产品、二级定量降水估计业务产品及国家站雨量观测,利用随机森林算法分别建立了白天和夜间的降雨有无判断模型和降雨量反演模型,评估了AGRI一级辐射观测15个通道重要性,筛选白天和夜间适合判断和反演地面雨量的优选通道并建立各自优选通道判断和反演模型,最后依据各自优选通道模型反演2022年8月的降水并与FY-4B AGRI的二级定量降水估计业务产品进行检验对比,结果表明:(1)白天中波红外通道7和8重要性较低,白天判断和反演模型不使用通道7和8,夜间判断和反演模型使用所有红外通道,反演的降水量与国家站雨量观测最接近;(2)白天和夜间优选通道判断模型对有无降水的判断均优于FY-4B降水业务产品,尤其是命中率大大提高,但两种优选通道雨量反演模型反演雨量都偏多,白天反演雨量的准确率高于夜间;(3)白天和夜间两种优选通道雨量反演模型反演雨量的误差均小于FY-4B降水业务产品,降水业务产品和两种优选通道模型反演结果均高估小雨雨量、低估大雨雨量,降水强度越强低估越严重;(4)对于优选通道反演模型不同量级降水的反演,除夜间暴雨外,白天和夜间其他量级降水的均方根误差均较降水业务产品有所提升,其中小到中雨的精度提升最明显。 展开更多
关键词 fy-4b AGRI 通道选择 随机森林算法 地面降水
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FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品质量评估 被引量:4
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作者 杜明斌 崔林丽 +4 位作者 陆风 彭杰 史军 刘冬韡 樊浩 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期399-409,共11页
我国风云四号A星(FY-4A)携带高光谱红外干涉式大气探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料,从产品的探测能力和精... 我国风云四号A星(FY-4A)携带高光谱红外干涉式大气探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料,从产品的探测能力和精度方面对2020年FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品开展质量评估,为产品应用和算法研究提供参考。结果表明:FY-4A/GIIRS反演大气温度廓线探测能力在高度层次和月份统计上受云活跃度影响较大;晴空条件下大气整层均方根误差约为2 K,700~1000 hPa的大气低层较大,约2.5 K,偏差整层以负值为主;月尺度质量评估可见夏秋两季明显优于冬春季,有利于灾害性天气多发季节的监测;有云条件下单个像元的温度廓线误差显著增大,采用多像元Cressman客观分析可有效提高产品可用性;低海拔地区温度廓线产品质量整体优于高海拔地区,可极大地弥补我国东部、南部地区以及广阔的洋面上的探空资料的不足。 展开更多
关键词 高光谱 质量评估 温度廓线 fy-4A/giirs 无线电探空
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FY-4A GIIRS数据与ERA5再分析资料融合的中国区域大气加权平均温度模型 被引量:2
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作者 王新志 陈发源 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期904-916,共13页
大气加权平均温度(T m)的精度直接影响全球导航卫星系统(GNSS)水汽反演的结果。针对现有T m模型的参数、建模数据源有待优化及模型构建时仅依赖于单个探空站点或单一格网点数据等问题,本文提出融合FY-4A GIIRS数据与ERA5再分析资料,在... 大气加权平均温度(T m)的精度直接影响全球导航卫星系统(GNSS)水汽反演的结果。针对现有T m模型的参数、建模数据源有待优化及模型构建时仅依赖于单个探空站点或单一格网点数据等问题,本文提出融合FY-4A GIIRS数据与ERA5再分析资料,在此基础上引入滑动窗口算法对融合数据进行处理同时顾及经度、纬度和高程因子构建空间分辨率为0.5°×0.5°的T m经验模型(FY-ET m模型)。采用偏差(Bias)和均方根误差(RMS)作为精度评定指标,联合未参与建模的2020年探空数据、ERA5再分析资料及天顶对流层延迟产品,对FY-ET m模型及其反演的大气可降水量进行精度评定。结果表明:以探空数据为参考值,FY-ET m模型的年均Bias、RMS分别为-0.02、5.79 K,相比较于Bevis和GPT3模型分别提高了3.62(Bias)、0.8(RMS)和2.54(Bias)、0.63 K(RMS);以ERA5再分析资料为参考值,FY-ET m模型的年均Bias、RMS分别为0.01、3.32 K,相比较于Bevis和GPT3模型分别提高了0.97(Bias)、0.13(RMS)和2.94(Bias)、1.71 K(RMS),同精度优异的GPT3模型相比,FY-ET m模型在中国西部和北部地区也表现出了明显的精度改善;以GNSS站点得到的PWV为参考值,FY-ET m模型反演的PWV与GNSS站得到的PWV值精度相当,Bias变化范围为-0.5~0.5 mm。FY-ET m模型准确度高稳定性良好,只需输入位置和时间信息就能获取目标点的T m,能够在GNSS水汽反演中发挥重要的作用。 展开更多
关键词 fy-4A giirs ERA5 大气加权平均温度 GPT3
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FY-4A数据在2021年1月6—8日寒潮监测中应用 被引量:1
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作者 牛宁 任素玲 覃丹宇 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第6期661-674,共14页
基于静止气象卫星图像解译理论和位涡理论,应用FY-4A水汽图像、干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)产品和欧洲中心第五代大气再分析资料(ERA5)对2021年1月6—8日我国中东部地区寒潮天气进行分析。结果表明:高空冷涡和地面冷高压是影响此次寒... 基于静止气象卫星图像解译理论和位涡理论,应用FY-4A水汽图像、干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)产品和欧洲中心第五代大气再分析资料(ERA5)对2021年1月6—8日我国中东部地区寒潮天气进行分析。结果表明:高空冷涡和地面冷高压是影响此次寒潮天气的主要影响系统,冷空气5日08:00从贝加尔湖南部向东、向南加强发展,8日20:00减弱;对比FY-4A/GIIRS与ERA5850 hPa 24 h变温数据发现:两种数据反映的对流层低层冷空气东移南下特征和正负变温区域分布特征基本一致,FY-4A/GIIRS 850 hPa 24 h负变温中心和0℃等变温线的位置与ERA5数据接近,FY-4A/GIIRS 850 hPa 24 h变温中心值强度略大于ERA5。水汽图像暗区变暗附近的高层位涡的增加激发高层气旋性环流后侧下沉运动增强,干空气下沉造成了地面高压增强;500 hPa冷涡中心附近绝对涡度增加是引起冷空气增强的原因之一;冷空气急剧增强时段,中低层位涡的加大引起地面冷空气堆积,寒潮增强。FY-4A/GIIRS温度产品反映的冷空气移动特征与位涡理论对冷空气增强原因分析结果一致,说明应用FY-4A/GIIRS温度产品能够有效监测分析寒潮冷空气演变特征。 展开更多
关键词 fy-4A水汽图像 giirs温度廓线 位涡 寒潮
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Bias Correction of Channel Brightness Temperature of FY-4A Hyperspectral GIIRS Based on Machine Learning 被引量:1
9
作者 Gen WANG Jiao CHEN Yue WANG 《Meteorological and Environmental Research》 CAS 2022年第1期26-30,共5页
Data assimilation algorithm depends on the basic assumption of unbiased observation error,so bias correction is one of the important steps in satellite data processing.In this paper,using the geostationary interferome... Data assimilation algorithm depends on the basic assumption of unbiased observation error,so bias correction is one of the important steps in satellite data processing.In this paper,using the geostationary interferometric infrared sounder(GIIRS)of FengYun-4 A(FY-4 A)observation and simulated brightness temperature based on background field,the brightness temperature bias correction of GIIRS channel is carried out based on random forest(RF)and extreme gradient boosting(XGBoost)machine learning.Based on the case data of Typhoon"Haishen",the correction effect of machine learning method is compared with Harris and Kelly’s"off-line"method,and the importance of different predictors to the bias correction is further discussed.The experimental results show that the systematic bias is effectively corrected,and the following conclusions are obtained:the correction effect is improved by adding geographic information(longitude and latitude)into the predictors;under the given combination of predictors,the correction effect of XGBoost is the best,followed by random forest,and finally offline method,but the three methods can correct the bias effectively;compared with long wave data of FY-4 A/GIIRS,machine learning may be more feasible for medium wave data bias correction. 展开更多
关键词 fy-4A Hyperspectral giirs bias correction Random forest Extreme gradient boosting
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FY-4A星GIIRS大气温度廓线反演模拟试验研究 被引量:12
10
作者 鲍艳松 汪自军 +3 位作者 陈强 周爱明 董瑶海 闵锦忠 《上海航天》 CSCD 2017年第4期28-37,共10页
结合全球大气晴空训练样本(CIMSS)数据,利用辐射传输模式,模拟获得干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)亮温资料,结合人工神经网络反演方法,研究了风云四号(FY-4)卫星高光谱红外载荷大气温度反演方法,并研制了全圆盘和中国区域两套大气温度反... 结合全球大气晴空训练样本(CIMSS)数据,利用辐射传输模式,模拟获得干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)亮温资料,结合人工神经网络反演方法,研究了风云四号(FY-4)卫星高光谱红外载荷大气温度反演方法,并研制了全圆盘和中国区域两套大气温度反演模型。反演试验结果表明:对流层大气温度反演精度明显高于平流层,以中国区域反演模型为例,对流层和平流层大气温度反演均方根误差(RMSE)分别为0.846,2.020K,平均误差分别为-0.003,0.024K;比较中国区域和全圆盘大气温度廓线反演精度,中国区域大气温度精度明显高于全圆盘,0~70km处大气温度反演的均方根误差分别为1.922,2.630K;与欧洲极轨卫星(Metop-A)IASI数据的温度廓线反演结果比较,FY-4A星GIIRS的温度反演精度在低层(>500hPa)(RMSE=0.790 K)优于IASI(RMSE=0.976K),在高层(<500hPa)(RMSE=1.803K)低于IASI(RMSE=0.899K)。研究对FY-4卫星GIIRS的大气温度廓线反演及其应用有重要的参考价值。 展开更多
关键词 fy-4卫星 干涉式大气垂直探测仪(giirs) 神经网络 温度廓线 反演 对流层 平流层 中国区域 全圆盘
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面向资料同化的FY-4A卫星GIIRS探测仪偏差特征分析和偏差订正 被引量:2
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作者 刘娟娟 徐兰 +5 位作者 成巍 王斌 巩欣亚 邓中仁 李亚云 狄迪 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第2期275-292,共18页
干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,简称GIIRS)是国际上第一部对地静止卫星平台上的高光谱红外大气垂直探测仪,能为对流尺度区域模式预报提供所需的高时空和高光谱分辨率的大气状态信息。本文利用... 干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,简称GIIRS)是国际上第一部对地静止卫星平台上的高光谱红外大气垂直探测仪,能为对流尺度区域模式预报提供所需的高时空和高光谱分辨率的大气状态信息。本文利用高分辨率区域模式WRF及其同化系统WRFDA对GIIRS观测的偏差(观测亮温减去模拟亮温,记为O-B)分布特征进行了全景分析,结果表明:长波通道O-B偏差和标准差普遍小于中波通道,且都存在一段受污染的通道。O-B偏差的日变化和偏差与卫星天顶角的关系相对较弱,而所有筛选通道的偏差都与亮温值及卫星的扫描阵列位置有关,偏差的水平分布主要表现出“阵列偏差”的特征。2020年重新定标后,GIIRS观测数据质量比2019年有明显提高。在此基础上进一步进行了偏差订正试验,试验发现选取扫描阵列作为偏差订正的主要因子,都能有效地改进2019年和2020年筛选出的GIIRS通道的偏差,订正后O-B和O-A的系统性误差(偏差)都变小。该研究结果可为全球/区域模式中同化GIIRS长波及中波通道的辐射资料提供参考。 展开更多
关键词 风云四号A星(fy-4A) 干涉式大气垂直探测仪(giirs) 偏差订正 卫星资料同化
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我国台风高发期东海和南海海区GIIRS/FY-4A温度反演廓线精度研究 被引量:5
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作者 黄艺伟 陈淑仪 +5 位作者 何敏 张蕾 赵兵科 刘琼 陈勇航 邬贤文 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期277-288,共12页
基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5,对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究,结果表明:(1)东海海区,无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K,150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K,450 hP... 基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5,对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究,结果表明:(1)东海海区,无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K,150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K,450 hPa至近海面RMSE在2 K以内。质量控制1的数据反演精度低且随高度的增加误差增大;有云时,质量控制0和1的反演数据总体RMSE为4.72 K和5.55 K。(2)南海海区,无云时,质量控制0的数据总体RMSE为1.67 K,150~800 hPa范围内RMSE小于1 K,反演精度较东海海区略高。质量控制1的数据RMSE为5.07 K。有云时,质量控制0和1的数据RMSE为6.68 K和7.56 K。(3)随着台风“利奇马”等级加强直至最大等级(海上发展阶段),GIIRS可信度较高的反演数据量呈现下降趋势,反演台风周边热力结构存在诸多不确定性,需要借助其他资料进行验证。 展开更多
关键词 温度廓线 giirs/fy-4A ERA5 精度
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基于探空资料的上海台风季GIIRS/FY-4A卫星温度廓线反演精度研究 被引量:10
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作者 黄艺伟 刘琼 +4 位作者 何敏 陈勇航 赵兵科 夏卫祖 刘统强 《红外》 CAS 2019年第9期28-38,共11页
利用上海宝山站L波段探空资料,分析台风季无云、有云和全天空条件下不同质量控制以及台风登陆前后24 h内FY--4A干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)温度资料的反演精度。结果表明:(1)GIIRS温... 利用上海宝山站L波段探空资料,分析台风季无云、有云和全天空条件下不同质量控制以及台风登陆前后24 h内FY--4A干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)温度资料的反演精度。结果表明:(1)GIIRS温度反演产品在无云条件下反演精度最高,质量控制为0的数据均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)为1.74 K,表明该产品在对流层中上层具有一定可信度。(2)云层降低了GIIRS温度反演的精度,有云条件下质量控制为0的数据RMSE为3.57 K,超出了美国环境监测系统给出的标准误差范围。(3)有云天空条件下,当温度大于230 K时,GIIRS反演温度均低于探空数据。(4)台风“安比”、“云雀”登陆前24 h内,在500 hPa高度至近地面附近和对流层顶,GIIRS反演温度偏高;台风“云雀”登陆后24 h内,GIIRS在800 hPa高度至近地面附近反演温度偏低,并且反演会产生大量无效值。 展开更多
关键词 giirs/fy-4A 探空资料 温度廓线 台风季
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FY-4A GIIRS数据探测大气水汽和臭氧的垂直空间特性评估 被引量:2
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作者 宋慈 尹球 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期539-546,共8页
红外高光谱大气垂直探测仪数据的垂直空间特性由探测仪光谱性能指标间接决定,并与所关注的大气参数及其变化有并。本文在剔除大气参数探测信噪比过低的无效通道的基础上,针对FY-4A卫星红外高光谱大气垂直探测仪GIIRS数据对水汽和臭氧变... 红外高光谱大气垂直探测仪数据的垂直空间特性由探测仪光谱性能指标间接决定,并与所关注的大气参数及其变化有并。本文在剔除大气参数探测信噪比过低的无效通道的基础上,针对FY-4A卫星红外高光谱大气垂直探测仪GIIRS数据对水汽和臭氧变化响应的峰值高度、高度分辨率、垂直不对称性及垂直覆盖范围进行了评估,并与大气温度探测的垂直空间特性评估结果进行对比分析。结果表明:1)和大气温度一样,FY-4A GIIRS对大气水汽具有垂直分布探测能力,水汽探测垂直覆盖12 km以下对流层(探测峰值高度在11 km以下),而大气温度探测覆盖整个对流层和平流层中下层;2)FY-4A GIIRS对臭氧具有10∼21km高度范围臭氧总量探测能力,探测峰值高度集中在16.4 km附近。本研究有助于从探测垂直空间特性角度把握FY-4A GIIRS红外高光谱数据应用能力。 展开更多
关键词 垂直空间特性 红外高光谱 fy-4A giirs 水汽 臭氧
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基于高光谱GIIRS红外亮温的大气三维风场反演研究
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作者 王根 袁松 +2 位作者 叶松 谢丰 陈娇 《红外》 CAS 2023年第7期39-45,共7页
风场对于天气形势的演变和预报至关重要。基于风云四号A星干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)中波通道资料和ERA5风场资料,采用LightGBM进行大气三维风场反演研究。首先,构建模型特征变量。GIIRS通道最优选择采用二步特征选择法:(1)建立GIIRS... 风场对于天气形势的演变和预报至关重要。基于风云四号A星干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)中波通道资料和ERA5风场资料,采用LightGBM进行大气三维风场反演研究。首先,构建模型特征变量。GIIRS通道最优选择采用二步特征选择法:(1)建立GIIRS通道黑名单;(2)采用置换特征重要性(Permutation Feature Importance,PFI)方法选择特征变量,在形成通道最优子集的基础上,构建含有时空信息的特征变量。其次,构建基于LightGBM的三维风场反演方法。最后,基于台风“利奇马”期间的GIIRS加密资料开展了LightGBM超参数优化和相关反演试验。结果表明,相对于ERA5风场资料,测试集中风场U和V分量的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别小于1 m/s和1.5 m/s。本文中的二步特征选择法能够实现GIIRS通道的动态最优选择。 展开更多
关键词 fy-4A/giirs 大气风场反演 特征选择 LightGbM 台风“利奇马”
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FY-4A/GIIRS Temperature Validation in Winter and Application to Cold Wave Monitoring 被引量:8
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作者 Suling REN Jianying JIANG +2 位作者 Xiang FANG Hui LIU Zhiqiang CAO 《Journal of Meteorological Research》 SCIE CSCD 2022年第4期658-676,共19页
In order to improve the operational application ability of the Fengyun-4A(FY-4A)new sounding dataset,in this paper,validation of the FY-4A Geosynchronous Interferometric Infrared Sounder(FY-4A/GIIRS)temperature was ca... In order to improve the operational application ability of the Fengyun-4A(FY-4A)new sounding dataset,in this paper,validation of the FY-4A Geosynchronous Interferometric Infrared Sounder(FY-4A/GIIRS)temperature was carried out using the balloon sounding temperature from meteorological sounding stations.More than 350,000 samples were obtained through time–space matching,and the results show that the FY-4A/GIIRS temperature mean bias(MB)is 0.07°C,the mean absolute error(MAE)is 1.80°C,the root-mean-square error(RMSE)is 2.546°C,and the correlation coefficient(RR)is 0.95.The FY-4A/GIIRS temperature error is relatively larger in the upper and lower troposphere,and relatively smaller in the middle troposphere;that is,the temperature at 500 hPa is better than that at 850 hPa.The temporal variation is smaller in the upper and middle troposphere than in the lower troposphere.The reconstruction of missing data of FY-4A/GIIRS temperature in cloudy areas is also carried out and the results are evaluated.The spatial distribution of reconstructed FY-4A/GIIRS temperature and the fifth generation ECMWF reanalysis(ERA5)data is consistent and completely retains the minimum temperature center with high precision of FY-4A/GIIRS.There are more detailed characteristics of intensity and position at the cold center than that of the reanalysis data.Therefore,an operational satellite retrieval temperature product with time–space continuity and high accuracy is formed.The reconstructed FY-4A/GIIRS temperature is used to monitor a strong cold wave event in November 2021.The results show that the product effectively monitors the movement and intensity of cold air activities,and it also has good indication for the phase transition of rain and snow triggered by cold wave. 展开更多
关键词 Fengyun-4A Geosynchronous Interferometric Infrared Sounder(fy-4A/giirs) temperature profile cold wave Cressman interpolation algorithm
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基于WRF模式的多源遥感降水资料数据同化研究 被引量:1
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作者 任静 潘小多 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第4期593-605,共13页
基于WRF模式和四维变分同化4Dvar系统分别同化了从2015年7月1日0时至7月4日0时的TRMM 3B42(Tropical Rainfall Measuring Mission)、GPM(Global Precipitation Measurement)和FY-2G降水资料,并用HiWATER(Heihe Watershed Allied Telemet... 基于WRF模式和四维变分同化4Dvar系统分别同化了从2015年7月1日0时至7月4日0时的TRMM 3B42(Tropical Rainfall Measuring Mission)、GPM(Global Precipitation Measurement)和FY-2G降水资料,并用HiWATER(Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research)实验的气象站观测资料对结果进行验证。研究结果表明:与控制实验相比,同化多源遥感降水资料可提高降水模拟的精度,同化实验的降水均方根误差在0~4mm之间,其中同化GPM降水资料的结果最优,均方根误差在0.5~1.5mm;4类实验对2m处相对湿度的模拟普遍低于真实观测,相对湿度均方根误差均在10%~50%,且同化GPM降水资料更有利于QCLOUD(Cloud water mixing ratio)、QVAPOR(Vapor water mixing ratio)、QRAIN(Rain mixing ratio)等变量的模拟;同化降水资料对风场模拟的影响极为复杂,不同降水资料的同化结果在黑河上、中和下流域各有优势。在整个流域内10m处6h平均风速的实验值都明显地高于实际观测,其中同化GPM实验结果较好,均方根误差在1.5~3m/s。与TRMM 3B42和FY-2G降水资料相比,GPM降水资料更能捕捉到微量降水和固态降水。因此,同化GPM降水资料更有利于降水,湿度和风速的模拟。 展开更多
关键词 TRMM 3b42 GPM fy-2G降水资料 WRF-4Dvar系统
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Research on vertical spatial characteristic of satellite infrared hyperspectral atmospheric sounding data 被引量:1
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作者 Ci SONG Qiu YIN 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2022年第2期265-276,共12页
Spatial characteristic is an important indicator of remote sensor performance,and space-borne infrared hyperspectral sounder is the frontier of atmospheric vertical sounding technology.In this paper,the formation mech... Spatial characteristic is an important indicator of remote sensor performance,and space-borne infrared hyperspectral sounder is the frontier of atmospheric vertical sounding technology.In this paper,the formation mechanism of the vertical spatial characteristics involved in the space-borne infrared hyperspectral sounding data are analyzed in detail,which shows that the vertical spatial characteristics of sounding data depends not only on the spectral channels and their waveband coverage,but also the specific atmospheric parameter and its specific variation interested.The indicators of vertical spatial characteristics are defined and their mathematical models are established based on the mechanism analyses.These models are applied to the vertical spatial characteristic evaluation of atmospheric temperature sounding for FY-4A GIIRS,which is the first space-borne infrared hyperspectral atmospheric sounder in geostationary orbit.It is concluded that FY-4A GIIRS can sound the vertical temperature distribution in whole troposphere and lower stratosphere with height<35 km.This study can provide basic information to support the improvement of infrared hyperspectral sounder and the trace of vertical spatial characteristics of atmospheric inversion products. 展开更多
关键词 infrared hyperspectral atmospheric sounding vertical spatial characteristic atmospheric temperature fy-4A giirs
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