用卫星资料和常规资料联合估算水汽含量的研究

论文摘要

水汽是地气系统中重要的组成部分，水汽的变化成为天气学和云物理学中的关注的重点。研究水汽含量，就是希望能进一步了解水汽及其相变在天气演变的情况，为预报、监测、数值模拟和人工影响天气工作提供有效的参数。常规的天气资料应用中，探空站和地面站在时间分辨率上较粗。如果在时间分辨率上能够提高，就可以更好的了解空中水汽含量的情况。目前风云二号静止气象卫星（简称：FY-2C卫星）已可以提供每小时的数据，这样就满足了时间分辨率的需要，而常规的探空、地面资料则可以有效的进行云区水汽含量的估算，如果两者结合起来，就能够进一步提高计算水汽含量空间分布的精度。本文通过全国的探空资料估算水汽含量，并建立地面水汽压、相对湿度和地面温度与大气总水汽量的线性拟合经验关系式；运用地面站点、探空站点的地理信息，计算出经验系数和相关系数，加权插值得到全国多个地面站经验关系，从而确定全国范围内更细的空间尺度上的水汽分布。由于卫星探测技术的特殊性，本文中在晴空区，用FY-2C卫星红外通道的数据，计算水汽含量；在有云区，则用常规气象资料估算水汽场的分布。运用这种方法，在云天和晴空共存的情况下，可以得到更合理的全国范围的水汽场分布。使用上述这种方法可以很快的得到全国范围内的水汽含量分布。晴空时，用卫星的数据处理可以很快得到水汽含量的计算结果；有云时，则可通过常规气象资料（探空站和地面站的资料）得到水汽含量的数值。这种方法的使用，提高了空间分辨率的精度，对弥补卫星数据缺值情况也起到了有效的补充作用。文中给出了便捷的计算公式，可以快速得到水汽含量的结果。随着自动气象站的加密建设和数据处理速度的加快，同样的方法也可以把更高时间分辨率的资料应用到水汽含量的估算中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 研究的目的和意义
• 1.1.1 研究的目的
• 1.1.2 研究的意义
• §1.2 国外研究现状与进展
• §1.3 国内研究现状与进展
• §1.4 本文主要研究内容及研究方案
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第二章 资料和计算方法
• §2.1 常规资料和卫星资料
• 2.1.1 地面资料
• 2.1.2 高空资料
• 2.1.3 卫星资料
• §2.2 计算方法
• 2.2.1 地面水汽压计算
• 2.2.2 相对湿度计算
• 2.2.3 常规资料水汽含量计算方法
• 2.2.4 多元线性回归方法
• 2.2.5 回归系数和相关系数的确定
• 2.2.5.1 一元回归系数和相关系数
• 2.2.5.2 多元回归系数和相关系数
• 2.2.5.3 不同回归因子比较
• 2.2.6 插值方法
• 2.2.7 卫星数据估算水汽含量
• 2.2.8 融合的方法
• §2.3 小结
• 第三章 总水汽量的分布
• §3.1 总水汽量计算
• 3.1.1 总水汽量的含义
• 3.1.2 地面温度与水汽含量的关系
• 3.1.3 北京年总水汽量
• §3.2 总水汽量分布
• 3.2.1 全国总水汽量分布
• 3.2.2 水汽含量垂直分布
• 3.2.3 北京年降水量与总水汽量的关系比较
• §3.3 小结
• 第四章 联合多种资料估算水汽含量
• §4.1 用多种资料联合估算水汽含量
• §4.2 云区的识别
• §4.3 小结
• 第五章 典型个例应用分析
• §5.1 2006年8月水汽含量个例分析
• §5.2 小结
• 第六章 结论与讨论
• §6.1 主要研究结果
• 6.1.1 常规资料估算水汽总量
• 6.1.2 卫星资料估算水汽含量
• 6.1.3 融合方法估算水汽总量
• §6.2 特色与创新性分析
• 6.2.1 影响因子的选取
• 6.2.2 使用FY—2C的资料
• 6.2.3 融合的方法
• §6.3 存在的主要问题
• §6.4 下一步研究计划
• 参考文献
• 硕士在读期间参与的科研课题、撰写的论文及获得的表彰
• 致谢