联合静止气象卫星成像仪和高光谱红外大气探测仪观测的三维水平风场反演.pdf

第

47

卷第

6

期大气科学Vol.

47

No.

6

2023

年

11

月Chinese

Journal

of

Atmospheric

SciencesNov.

2023

张玉荣,

姚晓娟,

狄迪,

等.

2023.

联合静止气象卫星成像仪和高光谱红外大气探测仪观测的三维水平风场反演[J].

大气科学,

47(6):

1891−1906.ZHANG

Yurong,

YAO

Xiaojuan,

DI

Di,

et

al.

2023.

Three-Dimensional

Wind

Field

Retrieval

by

Combining

Measurements

from

Imager

and

Hyperspectral

Infrared

Sounder

Onboard

the

Same

Geostationary

Platform

[J].

Chinese

Journal

of

Atmospheric

Sciences

(in

Chinese),

47(6):

1891−1906.

doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2209.22093

联合静止气象卫星成像仪和高光谱红外大气探测仪

观测的三维水平风场反演

1,

23456

张玉荣

姚晓娟

狄迪

李博

周镕连

1

南京信息工程大学大气科学学院,

南京210044

2

内蒙古巴彦淖尔市气象局,

临河015000

3

内蒙古自治区气象局,

呼和浩特010000

4

南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,

南京210044

5

国家卫星气象中心,

北京100081

6

中国气象科学研究院,

北京100081

摘要风云四号A星（FY-4A）上搭载的干涉式红外探测仪（GIIRS）是首个地球静止轨道上的红外高光谱大

气探测仪，它可以提供连续的三维大气温度和水汽的观测，通过追踪水汽的移动可以反演得到不同高度的大气水

平风场。本研究利用台风玛丽亚（2018年）期间FY-4A加密观测（15分钟间隔）的GIIRS数据开展晴空和部分

云区的三维水平风场算法研究，重点研究如何联合同一卫星平台的多光谱成像仪（AGRI）改进GIIRS部分云视

场区的三维风场反演结果。利用ERA5独立测试集、CRA40再分析和空投探空数据开展对晴空和云区的三维风

场反演结果的检验，基于该个例的反演结果表明：（1）基于GIIRS亮温信息反演得到对流层水平风场，在晴空

−1−1

区均方根误差小于1.5

m

s，方向绝对差基本在15°左右，在部分云视场区，均方根误差为1.5～1.7

m

s，方向

绝对差基本在20°左右。与光流法相比，基于GIIRS亮温的直接反演表现出更好的优势，其均方根误差和方向绝

对差明显小于光流法的结果。（2）按云量和云顶高度分类后，表现出云量越多、云顶高度越高则RMSE（Root

Mean

Square

Error）越大。在部分云视场区，进一步在反演模型输入中加入来自同平台上成像仪（AGRI）云量

和云高信息后，R