青藏高原云特性参数提取方法和多尺度云特征研究

青藏高原上空的云系是联系各种局地天气乃至全球气候各子系统的纽带。但青藏高原上台站稀疏，获取地面观测资料较为困难，现有研究多采用的卫星云数据（如ISCCP）存在空间分辨率低、反演误差较大的问题。本项目针对青藏高原下垫面高程高，地形复杂的特点，采用模拟计算与统计分析相结合的方法，研究青藏高原云参数反演的新方法，突破原有青藏高原云特性参数提取过程中出现较大偏差的瓶颈，建立青藏高原高空间分辨率、长时间序列云特性参数示范数据。在新建高分辨率数据基础上，统计分析青藏高原及周边地区云特性的时空变化特征，获取有别于低空间分辨率、混合像元数据的云特征分布信息；分析研究卫星遥感云参数的多尺度时空分布特征，定量化讨论云参数分布特征对数据时空尺度变化的敏感性。通过本项目可加深对云性质的理解，了解我国空中水资源分布状况，定量揭示出青藏高原云系及其相关的各种物理过程，最终为解决气候模式中云的参数化等关键难点提供支撑。

采用模拟计算与统计分析相结合的方法，研究青藏高原云参数的反演方法，建立青藏高原高空间分辨率、长时间序列云特性参数示范数据。在长时间序列、高分辨率数据基础上，统计分析青藏高原及周边地区云特性的多尺度时空变化特征，讨论云参数分布特征对数据时空尺度变化的敏感性。通过本项目可加深对云性质的理解，有助于揭示出青藏高原云系及其相关的各种物理过程，为解决气候模式中云的参数化等关键难点提供支撑。.主要研究内容包括：青藏高原云特性参数的反演方法与精度检验：开展云特性参数提取方法研究，结合同类卫星云产品，开展云检测方法研究、云相态、光学厚度反演算法研究和云特征参数提取误差分析方法研究。多尺度云特性参数的时空分布特征及对数据时空分辨率的敏感性研究：以长时间序列，不同空间分辨率云特性参数数据为基础，开展青藏高原云系在时间和空间领域的变化分布特性研究；研究不同尺度时空域条件下，云特性参数的时空分布特性及差异，探讨云特性对多尺度数据变化的敏感性。.通过研究获得：. 利用国家卫星气象中心NOAA卫星存档数据，经过再定标和精定位等再处理，改进原有的云检测算法和云量计算方法，建立空间分辨率0.01度、时间尺度20年的逐日云量数据，并利EOS/MODIS、ISCCP 和地面观测数据对计算得到的云参数进行数据质量评估。评估结果表明所构建的数据质量与MODIS相当，在北方高纬度地区，精度优于MODIS数据。. 考虑薄卷云覆盖在中低云上的两层云情况，采用六棱柱形状的冰云，在云相态识别基础上，利用FY-2 卫星数据，采用双通道算法反演冰云光学厚度。利用同类卫星数据对反演精度进行分析。验证结果表明， 所研制的反演方法可以获得质量较好的云光学厚度。 .以 6分钟间隔的风云静止气象卫星快速区域扫描数据为基础，研究高时间分辨率测数据对强对流云团、热带气旋云系特征参数提取的敏感性影响。分析结果表明，对于快速发展的对流云，不同时空分辨率配合不同的探测通道，可很好地捕捉到云发展的演变特征，可实现对强对流云团初生的有效监测。. 利用不同空间分辨率、长时间序列卫星数据分析青藏高原云特征，分析结果表明，在整体区域性变化分析中不同分辨率数据所反映的云特性变化趋势相当，与低空间分辨率资料相比，高空间分辨率的资料可以更多地反映出云特性的局地性特征。