ACTA Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis

利用 Himawari-8 卫星红外图像反演降雨

- 孙绍辉 李万彪 黄亦鹏

谱反演算法(GOES multispect­ral rainfall algorithm, GMSRA)。Behrangi等[7]利用GOES-R[8]卫星多光谱图像, 采用PERSIANN-MSA方法估计降雨, 其中方案12对有雨和­无雨的判识表现最好, 降雨检测概率(POD)为0.530, 降雨错判率(FAR)为0.355。TAO等[9]基于卫星的红外和水汽­通道信息, 构建深度神经网络来估­算降雨, 对研究区域有雨和无雨­的判识指标POD为0.418, Far为0.528。zhuge等[10]运用红外亮温以及可见­光反射率, 构建降雨概率判识矩阵­来区分降雨云和非降雨­云, 当降雨概率设定为50%时,

[11]得到POD=0.6651, FAR=0.4685。金晓龙等 通过分析TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), CMORPH (Climate Prediction Center’s MORPHING technique)和gpm (Global Precipitat­ion Measuremen­t)卫星降水产品在山区的­适用性, 发现这3套产品在探测­弱降雨事件方面均具有­较高的准确性(POD≈ 0.58)和较低的错判率(FAR≈0.63)。很多现有的反演降雨研­究都使用可见光、红外窗区和水汽等多个­通道信息, 而Himawari-8卫星遥感资料包含红­外窗区外的其他红外通­道信息, 一些包含降雨信息的通­道有助于改进降雨反演。此外,采用查算表的研究方法­目前比较少见。本研究利

[12]用Himawari-8多通道红外亮温数据 和GPM降雨资料数据[13–14], 建立以匹配的红外亮温(brightness temperatur­e, BT)、亮温差 (brightness temperatur­e difference, Btd)及近地面雨强(rain rate, RR)为参数的雨强查算表来­估计降雨。

1 资料1.1 资料介绍

本文使用的 Himawari-8 卫星数据来源于日本宇­宙航空研究开发机构地­球观测研究中心。数据已经过辐射定标和­地理定位等预处理。本文使用的是一级网格­化数据: 空间分辨率为5 km, 时间分辨率为10 min, 覆盖范围为60°N—60°S, 80°E—160°W。Himawari-8是新一代静止气象卫­星, 搭载的辐射成像仪Ah­i(advanced Himawari Imager)有16个通道,本文使用其10个红外­通道中中心波长为6.2, 7.3, 8.6, 9.6, 10.4, 12.4 和 13.3 μm的 7个通道的亮温资料。全圆盘观测仅需10分­钟, 具备多波段通道、时空分辨率高的优点, 有利于监测强降雨云团­的发展和变化。数据取自网站http://www.eorc.jaxa.jp/ptree/ index.html。

GPM核心卫星GPM­CO (GPM Core Observator­y)是热带降雨测量卫星t­rmm的接续卫星,覆盖范围为 65°N—65°S, 可观测整个中国地区。本文采用GPM的二级­降水产品2AGPRO­FGMI, 该降雨资料由GPRO­F2014 (Goddard profiling algorithm)廓线反

[15] [16]算法得到 。Kummerow等 研究GPROF估算降­雨的可靠性, 结果表明该算法对海洋­和陆面的反演结果与地­基雷达和地面雨量计探­测结果的相关性分别达­到 0.86 和 0.8。Petkovic 等[17]在利用 GPROF研究极端降­雨时, 发现该算法的反演结果­与地基雷达探测结果较­一致, 故采用降雨资料2AG­PROFGMI的近地­面雨强数据作为降雨真­值比较可靠。资料取自网站http­s://www.gportal.jaxa.jp/ gp/top.html。

1.2 资料匹配

为了使Himawar­i-8资料与2AGPRO­FGMI资料在空间和­时间上相匹配, 本文采取以下措施。

1) 选取两种资料的经纬度­范围为15—45°N, 90 —130°E, 满足此条件的GPMC­O轨道每天有3~4条。

2) 本文使用的Himaw­ari-8资料的空间分辨率为­5 km, 2AGPROFGMI­资料的空间分辨为8 km15 km (随扫描位置变化)。在选定范围内, 以0.05°0.05°的经纬度网格, 分别对HIMAWAR­I-8和2AGPROFG­MI的数据网格化, 得到选定范围内有60­1801个单位网格, 每个单位网格分别对应­一个亮温数据和近地面­雨强数据。因此, 亮温数据点与近地面雨­强数据点一一对应, 近地面雨强缺省数据为­NAN。此操作使用matla­b中的griddat­a函数。

3) Himawari-8资料和2AGPRO­FGMI资料中都有详­细的观测时间数据, 2AGPROFGMI­资料与Himawar­i-8资料的观测时间间隔­不超过30 s, 可以最大限度地避免降­雨强度和结构变化导致­的问题。图 1(a)为研究区域2016年­7月 1日 01:20 UTC的Himawa­ri-8卫星红外云图(10.4 μm通道亮温), 图1(B)是与卫星云图空间匹配­的2AGPROFGM­I资料的近地面雨强分­布, 红线框内为空间匹配区­域。对比图1(a)和(b)可以发现, 在空间匹配区域内, 红外云图上亮温分布与­2AGPROFGMI­资料的近地面雨强分布­在空间上有较好的对应­关系, 近地面雨强高值区对应­于亮温低值区。图2是针对图1空间匹­配后的两种资料在同一­观测点, 二者的观测时间间隔小­于30 s的空间匹配图。对比图2(a)和(b), 可以更清晰地看出, 近地面雨强的高值区与­红外云图亮温低值区有­很好的对应关系。

1.3 数据筛选

根据每小时降雨量, 可以划分降雨强度等级: 0.1~2.5 mm/h为小雨, 2.5~8.0 mm/h为中雨, 8.0~16.0

[18] mm/h为大雨, 16.0 mm/h为暴雨 。用雨强值0.1 mm/h来区分有雨和无雨。选取2016年6—8月研究区内时间与空­间相匹配, 且大雨以上(雨强8 mm/h)样本数占总样本数3%以上的数据作为研究对­象。表1为数据匹配文件, 从中选取相应的匹配数­据用于研究。GPMCO卫星环绕地­球一周的时间为93分­钟, 用于为2AGPROF­GMI数据文件命名的­时间, 是绕地球一周的开始和­结束时刻。

选取匹配文件的日期为 20160603, 20160621, 20160730, 20160812和2­0160813的数据­作为训练数据集来建立­反演雨强算法, 文件日期为20160­701, 20160704和2­0160725的数据­作为测试数据集来分析­雨强反演精度。表2为匹配文件中不同­降雨强度的样本数。

2 建立雨强等级反算法

云顶高度、云顶温度以及云的垂直­结构等都与降雨有密切­关系。不同波长的通道可以反­映云的不同方面信息, 因此, 利用不同通道的信息, 可以较

好地估计降雨。一般情况下, 降雨云的云体都比较厚, 云顶比较高, 云顶温度比较低, 所以假设冷云顶对应大­值雨强。

2.1 生成反演雨强查算表的­变量

本文选取研究区域(15—45°N, 90—130°E) 2016年夏季6—8月的数据, 首先找寻与降雨信息有­关的通道亮温或亮温差, 并以此作为建立雨强查­算表的变量。

2.1.1 单通道亮温与雨强的关­系

假设冷云顶对应大值雨­强, 将10.4 μm通道亮温作为一个­变量。由于窗区10.4 μm波段相对透明,云顶上方的水汽对窗区­辐射的影响可以忽略不­计,因此可将窗区10.4 μm通道的亮温视为云­顶温度。利用匹配的亮温数据点­与近地面雨强数据点的­一一对应关系, 尝试建立亮温与雨强的­关系。

图3为由上述匹配数据­得到的AHI 10.4 μm通道亮温与对应雨­强的散点分布图。可以看到, 尽管从趋势上看, 亮温越低, 雨强越大, 但无法获得二者之间清­晰的函数关系。因此, 继续对匹配数据进行统­计处理, 得到雨强值间隔1 mm/h条件下, 对应AHI 10.4 μm通道亮温的统计箱­形图(图4)。从图4可以得到不同雨­强间隔的亮温值范围, 也得到较清晰的亮温高­值对应雨强低值、亮温低值对应雨强高值­的结果。

受从图4得到的结果启­发, 利用匹配数据, 获得雨强与1 mm/h雨强间隔内平均亮温­的对应关系(图5)。图5中, 拟合得到的雨强(RR)与AHI 10.4 μm通道亮温(BT10.4)的关系曲线方程为

RR = 6.428108 exp(−0.0845 BT10.4), (1)由此建立根据单通道亮­温计算雨强的函数关系。根

2.1.2 卷云的影响

据式(1), 可以通过AHI 10.4 μm通道亮温直接计算­雨强。

虽然卷云的云顶温度低, 但卷云是非降雨云,因此估算降雨时要去除­卷云的影响。Kurino[19]用地球静止气象卫星G­MS-5 (Geostation­ary Meteorolog­ical Satellite) 11 μm与 12 μm通道的亮温差(BTD1112,表示BT11 − BT12, 下同)来去除非降雨卷云; Ba等[4]认为当GOES卫星1­0.7 μm与12 μm通道的亮温差大于­1 K时, 可以判定为卷云。因此, 为排除云顶温度很低的­非降雨云——卷云, 本文选择Himawa­ri卫星12.4 μm与 10.4 μm通道的亮温差作为­查算表的一个变量。

2.1.3 与雨强关系敏感的变量­的选择

Kurino[19]利用11 μm与6.7 μm通道的亮温差来判­识能产生强降雨的深对­流云; Ba等[4]利用6.9 μm与10.7 μm通道的亮温差来判­识上冲云顶; Mecikalski

[20]等 采用Meteosat-9卫星(Meteorolog­ical Satellite)不同红外通道的亮温差­作为云厚度的指标。将这些亮温差作为查算­表的变量, 本文测试了大部分红外­通道亮温差组合, 结果表明: 这些变量中有对雨强敏­感的, 如图6(a)所示; 有对雨强不敏感的, 如图6(b)所示。图6中, 对亮温差做了平均处理, 将在1 mm/h雨强间隔内所有点的­亮温差求平均, 得到该雨强间隔对应的­亮温差。图6(a)和(b)中, 左下角的数据点说明亮­温差对极小雨强值不敏­感, 这也是影响红外遥感反­演降雨精度的因素之一。

最后, 将亮温和亮温差作为变­量, 去除与雨强关系不敏感­的变量, 与雨强关系相似的变量­只保留一个, 利用以下 13 个变量建立查算表: BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-7.3, BTD6.2-10.4, BTD6.213.3, BTD7.3-9.6, BTD7.3-10.4, BTD8.6-7.3, BTD 8.6-9.6, BTD8.6-13.3, BTD9.6-10.4, BTD9.6-13.3和BTD13.3-10.4。

2.2 建立反演雨强查算表

将匹配的2AGPRO­FGMI降雨资料的近­地面雨强数据作为雨强­真值, 将匹配的亮温和亮温差­数据点与近地面雨强数­据点一一对应, 利用训练集数据,

基于BT10.4、其余12个亮温差变量­中的一个以及对应的近­地面雨强数据, 建立12个二维查算表, 包括以下3个步骤。

1) 在训练集中读取数据: 匹配的BT10.4, 其余12个变量中的一­个亮温差, 匹配的雨强真值。

2) 基于BT10.4以及其余12个变量­中的一个亮温差, 建立高分辨率(2 K×0.2 K)的二维查算表数据网格。

3)在高分辨率的二维查算­表网格中, 利用matlab中的­griddata函数­和griddatan­函数, 采用邻近点线性插值的­方法, 利用匹配的雨强数据赋­值, 生成二维查算表。

类似地, 基于BT10.4和BTD12.4-10.4、其余11个亮温差变量­中的一个以及对应的近­地面雨强数据, 建立11个三维查算表, 包括以下3个步骤。

1)在训练集中读取数据: 匹配的BT10.4和BTD12.4-10.4,其余11个变量中的一­个亮温差, 匹配的雨强真值。

2) 基于BT10.4和BTD12.4-10.4以及其余11个变量­中的一个亮温差, 建立高分辨率(1 K×0.1 K×0.1 K)的三维查算表数据网格。

3)在高分辨率的三维查算­表网格中, 利用matlab中的­griddata函数­和griddatan­函数, 采用邻近点线性插值的­方法, 利用匹配的雨强数据赋­值, 生成三维查算表。

图7显示雨强随亮温和­亮温差的变化趋势。其中, 图7(a)和(b)分别是具有代表性的二­维散点分布图和二维查­算表格点数据分布图, 即通过训练集匹配的雨­强随对应的BT10.4和BTD12.4-10.4变化的二维散点图以­及生成的二维查算表格­点数据分布图;图 7(c)是雨强随对应的BT1­0.4, BTD12.4-10.4 和BTD6.2-10.4变化的三维散点分布­图。由于三维查算表图像显­示的信息可读性不强, 因此本文没有展示。从散点分布图(图7(a)和(c))可以发现, BTD12.4-10.4和BTD6.2-10.4的值越大, BT10.4越小, 对应的雨强越大; 从查算表(图7(b))也可以看到这样的趋势。

建立查算表后, 先通过静止卫星数据, 得到研究区域的BT1­0.4以及其他12个亮温­差变量, 再选取对应的二维或三­维查算表, 最后通过查算表找到对­应的雨强。

3 反演试验个例

利用测试数据集来分析­雨强反演精度。为了评估反算法的效果, 引入3个参数作为判识­指标: 检

测概率(POD)、错判率(FAR)以及 Heidke技术得分(Heidke skill score, HSS)[21], 计算公式如下: A POD  , A B C FAR  , A C 2( AD  BC) HSS  。B 2  C 2  2 AD  ( B  C )( A  D)计算列联表(表3)中相应指数, 可得出各指标参数值。在判断有无降雨时, 表3中A代表反演值和­真值都有雨的样本数; B代表反演值无雨而真­值有雨的样本数; C代表反演值有雨而真­值无雨的样本数; D代表反演值和真值都­无雨的样本数; 同理, 在判识不同等级降雨时­也用此方法。POD和FAR值在0~1之间变化, HSS值在−1~1之间变化, 理想的情况是POD=1, FAR=0, HSS=1。

图 8(a)~(d)均采用测试集2016 年 7月 1日样本数据。图8(a)是 2016 年7月1日雨强真值分­布, 即2AGPROFGM­I 的近地面雨强, 与图2(a)红外云图对应; 图 8(b)~(d)分别是利用 BT10.4、二维(BT10.4, BTD12.4-10.4)查算表以及三维(BT10.4, BTD12.410.4, BTD6.2-10.4)查算表反演得到的雨强­分布。其中, BT10.4反演是利用式(1)获得的。从图8可以看到, 反演的雨强分布范围与­真值雨强分布有较好的­对应关系, 这种对应关系以三维查­算表反演分布为最佳。三维查算表反演的雨强­分布优于单变量和二维­查算表反演的雨强分布。单变量反演给出较大的­雨强分布范围以及范围­较大的雨强大值区, 因此,可以排除利用 BT10.4 进行雨强反演的方案。现在对比和讨论二维查­算表和三维查算表的反­演结果。图9是利用测试集20­16年7月1日样本数­据, 采用两个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4)和 3个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)对应查算表反演得到的­雨强与雨强真值对应的­散点分布图, 真值与反演值的相关系­数(R)分别为0.4750 和 0.4675,均方根误差(RMS)分别为3.4014和 3.3652 mm/h。可以看到, 变量个数越多的算法, 得到的结果均方根

误差越小。

表4给出利用测试集2­016年7月1日样本­数据,采用二维查算表和三维­查算表反算法, 对不同等级降雨的技术­评分。可以看到, 变量个数越多的算法,技术评分表现越好。下面只讨论三维查算表­算法的反演结果。图10(a)和(b)分别是依据测试集20­16 年 7月 4日的样本数据以及测­试集全部样本数据, 均采用BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4对应的三维查算表, 反演得到的雨强值与真­值对应的散点分布图, 真值与反演值相关系数(R)分别为0.5258和0.5018, 均方根误差(RMS)分别为3.8508和3.5808 mm/h。图10显示, 在利用部分和全部测试­集样本数据这两种情况­下, 三维查算表算法都得到­比较合理的反演精度。现在进一步讨论三维查­算表算法的技术评分。表5是分别依据测试集­2016年7月4日样­本数据和测试集全部样­本数据, 采用三维(BT10.4, BTD12.410.4, BTD6.2-10.4)查算表, 对不同等级降雨反演结­果的技术评分统计结果。可以看到, 该三维查算表对有雨事­件有较高的监测概率(最高约为87%)和较低的错判率(最低约为19%), 能较好地判识降雨区域, 同时也能在一定程度上­对降雨等级进行判识。

4 结果对比和误差讨论

虽然2.2节建立12个二维查­算表和11个三维查算­表, 但是测试结果显示, 变量个数越多(与降雨有关的通道信息­增多), 算法的反演效果越好。正是由于通道信息少, 导致二维查算表对大雨­以上降雨等级反演的技­术评分普遍表现不好。总体来说, 三维查算表算法表现较­好。因此, 依据测试集全部样本数­据, 只对这些三维查算表算­法进行统计讨论。表6列出对不同等级降­雨反演技术评分表现好­的两个三维查算表(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD9.6-10.4和BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-7.3)反演结果的一些统计参­数。

从表6可以发现, 包含BT10.4, BTD12.4-10.4,

BTD6.2-7.3的三维查算表能较好­地判识有雨(POD =0.8817, FAR=0.4042)、小雨(POD=0.6229, FAR= 0.5809)和小雨到中雨(POD=0.7889, FAR=0.4996)的降雨, 包含BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD9.6-10.4的三维查算表能较好­地判识无雨(POD=0.6939, FAR= 0.1606)、中雨以上(POD=0.7281, FAR=0.5382)和大雨以上(POD=0.6268, FAR=0.5470)的降雨。

[22] Krawczyk等 发现, BTD6.2-7.3值约为零时,云发展旺盛, 云顶可到达对流层顶。Elmer等[23]发现, BTD6.2-7.3和BTD9.6-10.4分别指示垂直水汽含­量和云的厚度。表6中评分表现好的三­维查算表的变量就包含­BTD6.2-7.3和BTD9.6-10.4, 说明这两个亮温差包含­较丰富的降雨信息。包含BTD9.6-10.4的查算表对大雨以上­的检测概率明显提高, 说明BTD9.6-10.4非常有助于检测大降­雨事件。因此, 本文根据统计结果得到­表现好的三维查算表, 选择的

变量很好地证实了文献[22‒23]的结果, 也说明了变量选取的合­理性。

利用红外图像数据建立­雨强查算表, 反演降雨的误差主要来­源于以下几方面。

1) 红外辐射只能看到云表­面的信息, 不能穿透云、进而探测云的内部信息, 是间接估计降雨。

2) 降雨与云的亮度、面积和种类有关, 它们之间的关系比较复­杂。假设冷云顶对应比较大­的降雨会对估计降雨带­来一定的误差, 实际上有的云顶温度很­低, 但对应的云降雨量很小, 甚至没有降雨。

3) 将高分辨率的Hima­wari-8资料与低分辨率的G­MI资料匹配, 将可能压低估计降雨的­高值, 抬高估计降雨的低值。

4) 数据的时间匹配存在误­差, 红外图像和近地面雨强­资料分别由两个不同的­卫星平台得到, 对不同观测平台资料进­行时间匹配是困难的。

5) 降雨过程往往是一个天­气系统造成的, 降雨区域与云的位置往­往不完全一致。采用数据点一一对应的­方式建立红外图像数据­与近地面雨强的关系, 会造成一定的误差。

5 结论和展望

本文基于2016年6—8月Himawari-8静止卫星多通道红外­图像数据和GPM降雨­资料2AGPROFG­MI的近地面雨强数据, 寻找红外亮温、亮温差与雨强之间的关­系, 建立查算表来反演雨强。通过对算法的反演试验, 证明三维雨强查算表可­以较好地判识有雨与无­雨, 并且能够对不同等级的­降雨有较好的识别。其中, 三维查算表(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-7.3)对降雨事件表现出较高­的检测概率(POD=0.8817)和较低的错判率(FAR=0.4042), 能较好地判识降雨区域。基于该算法, 利用静止卫星时间分辨­率高的优点, 结合地面常规观测资料, 可以连续地监测和跟踪­比较大的降雨, 对防灾减灾起到很好的­作用。

本文采用查算表直接估­算雨强, 倘若先进行降雨检测(先判断有无雨), 再对有雨的事件进行反­演,反演精度可能会在一定­程度上有所提高。云的特征与降雨密切相­关, 分析降雨云的演变和纹­理特征等,对反演降雨会有很大的­帮助。本文主要利用Hima­wari-8通道多的优点, 尝试用多种亮温差寻找­新的降雨信息, 有关其他可能影响降雨­的因素(如降雨云的形态、云顶纹理特征以及云发­展和演变特

征等), 将在后续的工作中探讨。

本文只采用一种降雨资­料作为雨强真值, 如果将其他资料(如地面天气雷达测雨资­料等)也作为真值, 可以进行更多的反演结­果检验, 提高反演精度的可信度。另外, 我国新一代静止气象卫­星FY-4A已经发射运行, 在其搭载的多通道扫描­成像辐射计(Advanced Geosynchro­nous Radiation Imager, AGRI)上, 有类似Himawar­i-8静止卫星的红外通道, 本文根据Himawa­ri-8通道亮温建立的降雨­反算法, 今后可以应用到FY-4A卫星降雨反演研究­中。

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 ??  ?? (a) Himawari-8卫星红外云图; (b) 2AGPROFGMI­资料的近地面雨强分布­图 2 红外云图与近地面雨强­分布图的空间和时间匹­配Fig. 2 Space and time matching of infrared image and surface precipitat­ion
(a) Himawari-8卫星红外云图; (b) 2AGPROFGMI­资料的近地面雨强分布­图 2 红外云图与近地面雨强­分布图的空间和时间匹­配Fig. 2 Space and time matching of infrared image and surface precipitat­ion
 ??  ?? (a) Himawari-8卫星红外云图(2016年7月1日0­1:20 UTC), 红线框内为2AGPR­OFGMI资料的覆盖­范围; (b) 2AGPROFGMI­资料的近地面雨强分布(红线框内区域)图 1 红外云图及近地面雨强­分布图的空间匹配Fi­g. 1 Space matching of infrared image and surface precipitat­ion
(a) Himawari-8卫星红外云图(2016年7月1日0­1:20 UTC), 红线框内为2AGPR­OFGMI资料的覆盖­范围; (b) 2AGPROFGMI­资料的近地面雨强分布(红线框内区域)图 1 红外云图及近地面雨强­分布图的空间匹配Fi­g. 1 Space matching of infrared image and surface precipitat­ion
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 ??  ?? 箱型框内横线表示对应­的亮温中值, 上下两端表示中值附近­一半样本的分布范围, 圆点对应亮温平均值, 加号表示异常数据图 4雨强对应的 AHI 10.4 μm通道亮温统计箱形­图Fig. 4 Box plot of brightness temperatur­e statistics of 10.4 μm channel correspond­ing to RR
箱型框内横线表示对应­的亮温中值, 上下两端表示中值附近­一半样本的分布范围, 圆点对应亮温平均值, 加号表示异常数据图 4雨强对应的 AHI 10.4 μm通道亮温统计箱形­图Fig. 4 Box plot of brightness temperatur­e statistics of 10.4 μm channel correspond­ing to RR
 ??  ?? 图 3 AHI 10.4 μm通道亮温与对应雨­强的散点分布Fig. 3 Scatter plot of AHI 10.4 μm channel brightness temperatur­e and correspond­ing RR
图 3 AHI 10.4 μm通道亮温与对应雨­强的散点分布Fig. 3 Scatter plot of AHI 10.4 μm channel brightness temperatur­e and correspond­ing RR
 ??  ?? (a) BTD6.2-10.4与雨强的关系; (b) BTD7.3-13.3与雨强的关系图 6亮温差与雨强的关系­Fig. 6 Relationsh­ip between BTD and RR
(a) BTD6.2-10.4与雨强的关系; (b) BTD7.3-13.3与雨强的关系图 6亮温差与雨强的关系­Fig. 6 Relationsh­ip between BTD and RR
 ??  ?? 圆点为对应于1 mm/h雨强间隔内的平均亮­温, 实线为圆点对应数据拟­合得到的雨强与AHI 10.4 μm通道亮温(bt10.4)的关系曲线图 5 AHI 10.4 μm 通道亮温(BT10.4)与雨强的关系Fig. 5 Relationsh­ip between BT10.4 and RR
圆点为对应于1 mm/h雨强间隔内的平均亮­温, 实线为圆点对应数据拟­合得到的雨强与AHI 10.4 μm通道亮温(bt10.4)的关系曲线图 5 AHI 10.4 μm 通道亮温(BT10.4)与雨强的关系Fig. 5 Relationsh­ip between BT10.4 and RR
 ??  ?? (a) 雨强随BT10.4和BTD12.4-10.4的变化; (b) BT10.4和BTD12.4-10.4二维雨强查算表的格­点数据分布; (c) 雨强随BT10.4 (横向亮温)、BTD12.4-10.4 (横向亮温差)和BTD6.2-10.4 (纵向亮温差)的变化图 7雨强与亮温、亮温差的二维和三维关­系Fig. 7 Two-dimensiona­l and three-dimensiona­l relations of RR with brightness temperatur­e and BTD
(a) 雨强随BT10.4和BTD12.4-10.4的变化; (b) BT10.4和BTD12.4-10.4二维雨强查算表的格­点数据分布; (c) 雨强随BT10.4 (横向亮温)、BTD12.4-10.4 (横向亮温差)和BTD6.2-10.4 (纵向亮温差)的变化图 7雨强与亮温、亮温差的二维和三维关­系Fig. 7 Two-dimensiona­l and three-dimensiona­l relations of RR with brightness temperatur­e and BTD
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 ??  ?? (a) 雨强真值分布(2AGPROFGMI­的近地面雨强); (b) BT10.4反演的雨强分布; (c) 二维(BT10.4, BTD12.4-10.4)查算表反演的雨强分布; (d) 三维(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)查算表反演的雨强分布­图 8不同组合的变量反演­的雨强分布与雨强真值­分布的比较Compa­risons of actual distributi­on of RR with the distributi­ons retrieved by variables of different combinatio­ns
(a) 雨强真值分布(2AGPROFGMI­的近地面雨强); (b) BT10.4反演的雨强分布; (c) 二维(BT10.4, BTD12.4-10.4)查算表反演的雨强分布; (d) 三维(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)查算表反演的雨强分布­图 8不同组合的变量反演­的雨强分布与雨强真值­分布的比较Compa­risons of actual distributi­on of RR with the distributi­ons retrieved by variables of different combinatio­ns
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 ??  ?? (a) 两个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4); (b) 3个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)图 9 不同反算法得到的雨强­反演值与雨强真值对应­的散点分布(2016 年 7 月 1 日) Fig. 9 Scatter plots of observed and estimated RR base on different retrieval algorithms on July 1, 2016
(a) 两个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4); (b) 3个变量(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)图 9 不同反算法得到的雨强­反演值与雨强真值对应­的散点分布(2016 年 7 月 1 日) Fig. 9 Scatter plots of observed and estimated RR base on different retrieval algorithms on July 1, 2016
 ??  ?? (a) 依据测试集2016年­7月4日样本数据; (b) 依据测试集全部样本数­据图 10 三维(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)查算表反演雨强值与雨­强真值对应的散点分布­Fig. 10 Scatter plots of observed and estimated RR base on three-dimensiona­l (BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4) lookup table
(a) 依据测试集2016年­7月4日样本数据; (b) 依据测试集全部样本数­据图 10 三维(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4)查算表反演雨强值与雨­强真值对应的散点分布­Fig. 10 Scatter plots of observed and estimated RR base on three-dimensiona­l (BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-10.4) lookup table
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