我国台风高发期东海和南海海区GIIRS/FY-4A温度反演廓线精度研究

黄艺伟; 陈淑仪; 何敏; 张蕾; 赵兵科; 刘琼; 陈勇航; 邬贤文

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2021.026

我国台风高发期东海和南海海区GIIRS/FY-4A温度反演廓线精度研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.026

1.
东华大学环境科学与工程学院，上海 201620
2.
中山大学大气科学学院气候变化与自然灾害研究重点实验室/南方海洋科学与工程广东实验室（珠海），广东珠海 519082
3.
中国气象局上海台风研究所，上海 200030
4.
中国地质大学工程学院，湖北武汉 430074

基金项目:

国家重点研发计划项目 2018YFC1506305

国家重点研发计划项目 2018YFC1506303

国家重点研发计划项目 2017YFA0603502

国家自然科学基金面上项目 41975029

详细信息

通讯作者:
何敏，男，湖北省人，博士，工程师，主要从事大气环境与遥感研究。E-mail: hemin23@mail.sysu.edu.cn

中图分类号: P405
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出版历程
- 收稿日期: 2020-06-05
- 修回日期: 2021-02-18
- 刊出日期: 2021-04-01

A STUDY ON THE ACCURACY OF TEMPERATURE PROFILE RETRIEVED FROM GIIRS/FY-4A OVER THE EAST AND SOUTH CHINA SEA

1.
College of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Songjiang District, Shanghai 201620, China
2.
College of Atmospheric Sciences, Guangdong Province Key Laboratory For Climate Change and Natural Disaster Studies, Sun Yat-sen University; Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhuhai), Zhuhai 519082, China
3.
Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration, Shanghai 200030, China
4.
College of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

摘要

摘要: 基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5，对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究，结果表明：（1）东海海区，无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K，150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K，450 hPa至近海面RMSE在2 K以内。质量控制1的数据反演精度低且随高度的增加误差增大；有云时，质量控制0和1的反演数据总体RMSE为4.72 K和5.55 K。（2）南海海区，无云时，质量控制0的数据总体RMSE为1.67 K，150~800 hPa范围内RMSE小于1 K，反演精度较东海海区略高。质量控制1的数据RMSE为5.07 K。有云时，质量控制0和1的数据RMSE为6.68 K和7.56 K。（3）随着台风“利奇马”等级加强直至最大等级（海上发展阶段），GIIRS可信度较高的反演数据量呈现下降趋势，反演台风周边热力结构存在诸多不确定性，需要借助其他资料进行验证。
- 温度廓线 /
- GIIRS/FY-4A /
- ERA5 /
- 精度
Abstract: Based on the reanalysis data ERA5 from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, the accuracy of the temperature profile retrieved from GIIRS/FY-4A in the East China Sea and South China Sea in the high-incidence period of typhoon in China is studied. The results show that: (1) In the East China Sea under clear sky, the overall RMSE of GIIRS quality control 0 data is 1.71 K, the RMSE is less than 1 K for the range of 150—450 hPa and the RMSE from 450 hPa to the near sea surface is within 2 K; the data inversion accuracy of quality control 1 is low and the error increases with height. Under cloudy sky, the overall RMSE of the retrieved data for quality control 0 and 1 is 4.72 K and 5.55 K, respectively. (2) In the South China Sea under clear sky, the overall RMSE of quality control 0 data is 1.67 K, the RMSE is less than 1 K for the range of 150—800 hPa, and the inversion accuracy is higher than that in the East China Sea; the RMSE of quality control 1 data is 5.07 K. Under cloudy sky, the RMSE of the data for quality control 0 and 1 is 6.68 K and 7.56 K, respectively. (3) As the level of Typhoon Lekima is strengthened to the maximum level (offshore development stage), the amount of retrieved data with high GIIRS credibility shows a reducing trend. There are many uncertainties in the retrieval of the thermal structure around the typhoon and thus other information is needed for verification.
- temperature profile /
- GIIRS/FY-4A /
- ERA5 /
- high-incidence period of typhoon

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图 1 东海和南海海区研究范围

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图 2 FY-4A气象卫星真彩监测图像2019年8月8日13:00

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图 3 东海海区无云和有云时GIIRS质量控制0和1的温度反演数据MB（a）和RMSE（b）

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图 4 东海海区GIIRS不同质量控制的温度反演数据在无云和有云时的散点图

图中色标是指观察的频数，以10ⁿ计数，n为色标中的数值。黑色直线为等温线。a. 质量控制为0，无云；b. 质量控制为0，有云；c.质量控制为1，无云；d. 质量控制为1，有云。

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图 5 南海海区无云和有云时GIIRS不同质量控制的温度反演数据的MB（a）和RMSE（b）

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图 6 同图 4，但为南海海区

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图 7 GIIRS不同质量控制的温度反演廓线在台风“利奇马”海上发展阶段不同台风等级条件下所占数据总数百分比

系统无效值是指原数据中本存在的无效值“NaN”，即产品未能反演的温度值。

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图 8 平流层(a)和对流层(b)GIIRS不同质量控制的温度反演廓线在台风“利奇马”海上发展阶段不同台风等级条件下所占数据总数百分比

系统无效值是指原数据中本存在的无效值“NaN”，即产品未能反演的温度值；不可利用的数据为质量控制3的数据。

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图 9 a、b、c为台风“利奇马”超强台风等级时不同时刻平流层纬向温度剖面图（根据台风路径纬度信息进行剖面，UTC；单位：K）

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