基于广义变分和误差重估计高光谱AIRS通道亮温同化

• 作者: 刘惠兰 张正铨 王根 邓淑梅
• 来源期刊: 红外与毫米波学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 高光谱 非高斯 广义变分同化 观测误差重估计 信号自由度
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 页码范围: 464-472
• 页数: 9页
• 分类号: P405|P407.6
• 字数: 8532字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.04.012

摘要

高光谱大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder,AIRS)主要覆盖CO2和H2O吸收带光谱区.区别于CO2通道,H2O通道亮温偏差非高斯性较强.为了充分有效地利用AIRS通道光谱信息,本文采用两种新算法开展应用研究,一是基于变分同化后验估计-观测误差重估计重新估算光谱通道误差,以更好地“符合”光谱亮温对变分同化目标泛函的权值分配;二是将M-估计法(L2-估计、Huber-估计、Fair-估计和Cauchy-估计)权重函数耦合到经典变分同化目标泛函中,得到广义变分同化目标泛函,使其具有非高斯性,其核心是在每次极小化迭代过程中重新估计观测项对目标泛函贡献率.在新算法研究基础上开展高光谱AIRS模拟亮温试验,结果表明观测误差重估计和Huber-估计广义交分同化AIRS资料效果优于经典变分同化.并基于信号自由度(Degrees of freedom for signal,DFS)开展观测资料对分析场影响诊断,得到该两种方法在同化过程中能够提高H2O通道亮温使用的信息量.通过对文中算法(观测误差重估计和Huber-估计)得到的分析场与探空资料温度场对比分析,得到Huber-估计广义尺度设定为1.345 K时效果最好,整体误差最小,2.5K次之,且观测误差重估计也优于经典变分同化结果.200～750 hPa效果较为显著,基于Huber-估计广义同化在对流层顶表面和周围(80～200 hPa)温度反演小于2K.研究结果可为我国风云四号A星和风云三号D星高光谱资料变分同化提供新的方法思路和技术支撑.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王根	安徽省气象信息中心强天气集合分析和预报重点实验室	26	51	4.0	5.0
7	刘惠兰	安徽省气象信息中心强天气集合分析和预报重点实验室	11	10	2.0	2.0
11	张正铨	中国科学技术大学数学学院	2	4	1.0	2.0
12	邓淑梅	安徽建筑大学环境与能源工程学院	2	1	1.0	1.0