地基微波辐射计在大气探测中的应用 Part IV_廓线反演理论.ppt

第四讲 大气廓线反演理论;大气探测 为什么需要地基微波辐射计？ ;;;;大气物理学院大气探测系;;神经网络反演方法;;;神经网络方法反演个例分析;WeatherCam temperature, humidity and liquid profiles to 10 km height during 13 May 2008 rainstorm at Boulder, Colorado.;Temperature to 1-km height from zenith (top), and north (center) - south (bottom) angle scans showing 6X resolution improvement.;Vapor density to 1-km height from zenith (top) ), north (center) and south (bottom) showing 6X resolution improvement.;Liquid density to 1-km height from zenith (top), north (center) and south (bottom).;MP-3000A WeatherCam and radiosonde temperature, humidity and liquid profile comparison at 00 UT 13 May 2008.;MP-3000A WeatherCam and radiosonde temperature, humidity and liquid profile comparison at 12 UT 13 May 2008.;MP-3000A WeatherCam and radiosonde temperature, humidity and liquid profile comparison at 00 UT 14 May 2008.;大气温湿廓线的1DVAR反演;一、理论基础;通过Bayes 定理我们知道，测量空间y映射到状态空间x的概率存在如下关系： ; 要想得到x的最优估计值，要知道它的背景先验信息xb(通常由NWP给定)和与之对应的观测信息yo。 在观测误差和背景场误差不相关并且都呈高斯分布的情况下，在给定yo时x的概率密度分布函数由代价函数给出[Rodgers,2000]: ;主要特征 1DVAR是一种基于最优估计法的非线性反演技术，数值预报模式能够为最优估计法提供更好的初始猜测值。 ;1-Dimention Variational Retrieval (1DVAR);优点 1DVAR 的方法可以对微波辐射计的探测和数值预报模式的输出进行有效的耦合 数值预报模式可以提供给1DVAR更优的初始猜测值 缺点 运算时间比较长 迭代收敛问题;*Cimini, Campos, Ware et al., Thermodynamic Atmospheric Profiling during the 2010 Winter Olympics Using Ground-based Microwave Radiometry, submitted to TGARS, 2010.;;Tb comparison radiometer (blue) LAPS simulations (red) radiosondes (cyan) ;2010 Vancouver Winter Olympics Temperature profiles ;Results from Vancouver 2010 Humidity profiles bias/std rms;Results from Vancouver 2010 Liquid profiles SONDE (solid) LAPS (black dash) NN (blue) 1DVAR (red) ;当今数值预报的需求;地基微波辐射计可以在无人值守的情况下全天候、不间断的提供连续的大气温度、湿度和云中液态水含量资料。 对云液态水和大气廓线测量，为人工影响天气选择最佳作业时机提供依据，也可以作为天气预报有效的参考资料。 地基微波辐射计提供的大气温度、湿度和云中液态水含量资料可以作为数值预报模式的输入以改进数值预报模式对灾害性天气的预报精度。;对天气预报改进;http://cetemps.aquila.infn.it/mwrnet;Thanks