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星载微波成像仪能够进行全球、全天候的对地观测,对气象预报,气候研究和环境监测有重要意义。在使用星载微波成像仪观测资料之前,应对其中存在的问题进行分析。已有研究表明,资料的条带噪音会对资料数值同化和降水反演产生不良影响,所以去除微波成像仪资料中的条带噪音尤为重要。由于微波成像仪探测通道多为窗区通道,对地表和降水信息敏感,其观测亮温在海陆边界和降水区附近会出现几十K的梯度变化。这些显著的梯度变化,加大了微波成像仪资料噪音去除的难度。本研究首先针对目前微波亮温资料中普遍存在的条带噪音现象,发展了微波成像仪条带噪音滤除方法,尤其是针对微波成像仪窗区通道,建立了能够克服海陆边界和强降水边缘高亮温梯度影响的新条带噪音滤除方法,并利用多种微波成像仪资料进行了效果检验。随后,本文分析了条带噪音对降水反演准确度和气候变化趋势的影响,并用滤除噪音后的FY-3B微波成像仪(Microwave Radiometer Imager,MWRI)资料结合海冰和欧洲中心再分析资料分析了极地气候变化趋势和4个月振荡现象的时空特征。文章主要内容和结论如下:(1)采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和集合经验模态分解法(Ensemble Empirical mode decomposition,EEMD)有效消除了微波成像仪水汽通道的条带噪音。研究发现新一代微波成像仪-GMI(Global Precipitation Measurement Microwave Imager)水汽探测通道的观测亮温中存在沿扫描线方向条带噪音,大小约为±0.3 K,频率范围在0.06 s-1到0.533s-1。通过利用PCA/EEMD方法并结合谱分析结果对该噪音进行了有效滤除,还很好地保留了天气信号。(2)通过改进已有的PCA/EEMD方法,成功滤除了微波成像仪窗区通道的条带噪音。相比于水汽探测通道,窗区通道受到地表发射率和降水天气的影响,在海陆边界和降水区附近的观测亮温梯度较大。PCA/EEMD方法很容易把该区域的观测亮温当做噪音去除。本研究针对这一问题,对PCA/EEMD方法进行了改进,即在使用PCA/EEMD方法去除条带噪音之前,先将海陆边界和强降水区附近的亮温高频大梯度值从原始资料中分离,然后再对剩余场进行噪音去除。改进后的方法可以有效除去微波成像仪窗区通道中的条带噪音,同时不会破坏海陆边界和强降水区的亮温信息。(3)在反演过程之前去除微波成像仪资料中的条带噪音,云水反演准确度得到提高。利用NASA业务降水反演算法GPROF(Godderd Profiling Algorithm)和去除条带噪音前后的亮温资料反演了云液态水路径(Liquid Water Path,LWP)和云冰水路径(Ice Water Path,IWP)。通过比较去除条带噪音前后的反演结果,发现条带噪音会导致LWP和IWP出现最大约为0.06kg/m2偏差。(4)为了检验改进方案是否适用于不同微波成像仪以及发展一套适用于我国微波成像仪的去噪参数,本文利用改进方案对我国FY-3C微波成像仪(Microwave Radiometer Imager,MWRI)亮温资料中的条带噪音进行去除。结果显示,MWRI资料中通道9和通道10的条带噪音可达1K以上,通道7和通道8噪音较小,约0.6K左右。改进方案有效去除了条带噪音,同时地表信息和天气信号没有受到影响。去除条带噪音后,强降水区的LWP反演准确度得到了提高。(5)利用改进的PCA/EEMD方法对多年微波成像仪亮温资料进行降噪处理,并将其用于极地气候研究。研究发现,2011年到2016年FY3B-MWRI资料中的条带噪音在空间上随机分布,通道3中条带噪音最大约为0.9K,通道7条带噪音较小约为0.6K。条带噪音对南北极亮温平均值影响较小,但是在空间特征分析时仍需将其去除。结果显示,极地亮温平均值呈下降趋势,北极大于南极。亮温资料中还存在显著的4个月振荡现象,振荡强度存在年际变化。北极的振荡较强区域位于楚科奇海和波弗特海;南极不同海域间的振荡位相显著不同,甚至存在反位相的情况。亮温值的变化主要体现了表面温度变化和海冰凝结融化过程的共同作用,其中海冰影响较大。通过对北极海冰资料进行分析,发现北极海冰在近年来呈下降趋势,并有显著的4个月振荡现象,振荡较强区域与亮温值4个月振荡中心相对应。