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地基微波辐射计反演温/湿度廓线的BP神经网络训练方案对比

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【作者】 樊旭吴肖燕曲宗希张北斗张文煜

【Author】 Fan Xu;Wu Xiao-yan;Qu Zong-xi;Zhang Bei-dou;Zhang Wen-yu;Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change with the Ministry of Education, College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University;Key Laboratory for Cloud Physics, Chinese Academy of Meteorological Sciences;

【通讯作者】 张文煜;

【机构】 兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室中国气象科学研究院云雾物理环境重点实验室

【摘要】 为提高地基微波辐射计反演大气温/湿度廓线的精度,提出了一种直接利用高垂直分辨率探空资料与地基微波辐射计观测亮温训练反演温/湿度廓线BP神经网络方案.基于地基微波辐射计的观测特点,提出了一种基于微波辐射计地面观测资料和探空资料的观测亮温综合质量控制方案,利用质量控制后的观测亮温训练BP神经网络(OBS-BP),并与基于MonoRTM辐射传输模式模拟亮温训练BP神经网络(SIM-BP)的方法进行了对比.结果表明, OBS-BP反演温度廓线的均方根误差随高度逐渐增大,范围为0.62~2.81 K,偏差范围为-0.67~0.43 K,相关系数随高度的升高逐渐减小,变化范围为0.92~0.99;相对湿度廓线的均方根误差在0~4.75 km随高度升高而增大,在4.75 km以上随高度升高而减小,范围为8.21%~24.37%,偏差范围为-3.87%~4.54%,相关系数随高度升高逐渐减小,变化范围为0.13~0.94.将OBS-BP和SIM-BP反演高时间频次的温/湿度廓线的效果进行了对比,得出OBS-BP的反演结果能更好地反映对流层内大气温/湿度演变过程,相对于利用SIM-BP的反演结果, OBS-BP反演温/湿廓线在各个高度层上均优于SIM-BP,与探空资料具有更好的一致性,更适用于实际观测中地基微波辐射计温/湿度廓线的反演.

【基金】 国家自然科学基金项目(41875085,41630421);中国气象科学研究院“西北区域人工影响天气能力建设”项目(ZQC-R18208);中央高校基本科研业务费专项资金项目(LZUJBKY-2018-k03)
【所属期刊栏目】 西部资源与环境 (2019年05期)
  • 【DOI】10.13885/j.issn.0455-2059.2019.05.004
  • 【分类号】P407.7
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