风云四号A星红外高光谱大气垂直探测仪观测资料质量评估

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作为国际上第一个搭载在静止气象卫星轨道平台上的红外高光谱探测仪FY-4A GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)首次使用32×4的矩形视场面阵扫描方式,能够实现对大气的三维遥感,对其观测资料质量进行评估尤为迫切。本文通过分析2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪GIIRS所有通道观测误差随视场和纬度的变化及偏差(观测亮温与辐射传输模式模拟亮温的差)随时间、视场、纬度、观测亮温和天顶角的分布来评估GIIRS观测资料质量;同时开发了基于GIIRS自身观测的晴空通道云检测算法,并将所得结果与业务的云检测产品进行对比。得到如下结论:GIIRS波段727.5~733.8 cm-1、1107.5~1130 cm-1和1650~1776.9 cm-1的观测噪声超出仪器灵敏度设计指标,且这些通道的偏差和偏差标准差明显大于其他通道,建议用户在使用这些通道时要慎重。除了长波观测噪声大的通道外,其余通道噪声等效温差NEd T在32×4阵列上均呈“中间小,两边大”的特征,且NEd T的分布不随纬度带和FOR阵列而改变,在进行GIIRS资料同化或变分反演时,其观测误差只用考虑不同通道在32×4阵列内的NEd T分布。无论是长波还是中波,近地面通道的偏差日变化幅度比高空通道大。在长波通道,白天负偏差绝对值最小,可能是模式输入的地表温度在白天会低估导致模拟亮温在白天的低估;在中波通道,偏差的变化趋势与NEd T变化趋势一致,NEd T在每日14时最大,是因为在中波红外波段,白天观测易受到散射和反射的太阳短波辐射的影响。所有通道偏差特征基本不随32×4面阵的列而改变,主要与阵列中的行有关,在进行偏差订正时可以针对32×4面阵中行开展,基本不需要纬度带和卫星天顶角的订正。基于FY-4A GIIRS自身观测的晴空通道云检测算法,摆脱了云检测对成像仪的依赖,判断为晴空的通道大大增加了可吸收入资料同化系统的晴空资料点数,为下一步进行大气温湿度廓线、云参数反演和资料同化等奠定了基础。
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