【摘 要】
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风云气象卫星技术成熟、运行稳定,作为全球综合地球观测系统中的一员,能够实现对全球陆地、大气、海洋、地表环境的全天候连续观测,因而具备极大的应用服务潜力。风云气象卫星热红外大气可降水（Precipitable Water Vapor,PWV）产品已成为我国数值预报模式、数据同化系统中水汽信息的重要来源。风云三号D星（FY-3D）于2017年成功发射,其上搭载的第二代中分辨率光谱成像仪（Medium
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风云气象卫星技术成熟、运行稳定,作为全球综合地球观测系统中的一员,能够实现对全球陆地、大气、海洋、地表环境的全天候连续观测,因而具备极大的应用服务潜力。风云气象卫星热红外大气可降水（Precipitable Water Vapor,PWV）产品已成为我国数值预报模式、数据同化系统中水汽信息的重要来源。风云三号D星（FY-3D）于2017年成功发射,其上搭载的第二代中分辨率光谱成像仪（Medium Resolution Spectral Imager,MERSI Ⅱ）的仪器性能较前序卫星提升明显。目前业务算法生成的FY-3D MERSI Ⅱ PWV产品,其数据精度在干燥区域容易出现高估水汽的情况,算法具有较大的改进空间。本文利用通用辐射传输模式（Community Radiative Transfer Model,CRTM）对MERSI Ⅱ的4个红外通道进行了水汽敏感性分析,基于改进的物理分裂窗算法,对不同通道进行组合,通过水汽反演模拟实验,证明增加7.2μm通道和分裂窗通道的组合方式能够有效改进业务算法。利用该方案对2020年4月1日至2020年4月8日的卫星观测数据进行了大气可降水反演,在地表发射率未知时,反演的水汽与GPS水汽数据对比的相关系数、均方根误差和平均偏差分别为0.915、0.465 cm、0.284 cm;在地表发射率已知时,反演水汽与GPS水汽数据对比的相关系数、均方根误差和平均偏差分别为0.915、0.465 cm、0.283 cm;对各站点匹配的平均相对误差进行了分析,发现在我国东部区域误差控制在0.4以下,在干燥区域平均相对误差大于1的站点减少明显。综上,改进的物理分裂窗算法反演精度更高,能够改进当前业务算法,具备更加广泛的应用能力。除此之外,次年发射成功且运行稳定的风云二号H星（FY-2H）,其搭载的扫描辐射计（Stretched Visible and Infrared Spin Scan Radiometer,VISSR-2）提供的大气可降水产品,也是利用改进的物理分裂窗算法反演生成的。本文利用2019年无线电探空仪生成的水汽产品,从产品精度和稳定性两个方面评价了该产品的质量。与2019年1、4、7、10月第一周的全球探空数据对比,FY-2H PWV均方根误差为0.49 cm,相关系数达到0.96,平均偏差为0.10 cm,并且日间与夜间时段数据精度均较高。计算2019年全年FY-2H大气可降水产品相对探空数据的月均方根误差的标准差是0.07 cm,说明该产品在检验期内较为稳定。分析合成月平均大气可降水产品,FY-2H大气可降水产品能正确反映“一带一路”区域水汽空间分布情况。研究证明,改进的物理分裂窗算法适用性较强。
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