本發明公開了一種基于氣象衛星的對流層頂風場反演方法、裝置、存儲介質及計算機設備。其中方法包括以下步驟，基于氣象衛星觀測數據反演獲得對流層頂氣壓數據，并將所述對流層頂氣壓數據從衛星觀測投影模式轉換到等經緯度投影模式；再計算各緯度的科里奧利力，采用差分法獲得所述對流層頂風場的風速分量數值,并根據緯度值確定所述風場的風速分量方向；再獲得對流層頂風場的風速；將反演得到的對流層頂風場數據輸出。本發明反演方法得到的對流層頂風場結果與現有技術反演的結果保持一致，具備有效性，且能夠獲得比現有反演方法更高的空間分辨率和時間分辨率的對流層頂風場數據，有利于獲得對流層頂的中尺度結構信息及天氣氣候特征。

技術領域

本發明涉及氣象遙感技術領域，尤其涉及一種氣象衛星的對流層頂風場反演方法、裝置、存儲介質及計算機設備。

背景技術

大氣對流層頂是對流層的上邊界，是對流層和平流層之間的過渡層。在這個區域，大氣屬性，例如位渦、水汽、溫度，以及化學屬性含量，例如臭氧、二氧化硫、二氧化碳和很多氮氧化物濃度都會發生突變。大氣對流層頂不僅會受到天氣發展影響而具有日變化特征，還會隨緯度和季節變化發生改變。

大氣中的動量主要集中在對流層中高層，特別是在對流層頂附近(10km左右)，它們通常以波(波長約為6000km或更短)的形式向前傳播，在傳播過程中經過數天到一周的能量耗散，逐漸減弱。從過去大量的觀測發現，位于對流層頂的高空風速量級通常為10～100m/s，并具有隨著高度逐漸增大，以及隨緯度和季節變化的特征。從流場的形式看，它們通常表現為平直氣流和旋轉氣流(帶有氣旋性或反氣旋性彎曲的氣流)。從一張對流層頂風場圖中，可以清楚地觀察中高緯度地區高空急流(風速≥30m/s的強風速帶)的位置和強度演變；而且還能追蹤氣旋和反氣旋的位置，以及氣流發生匯合和疏散的區域。這些在大氣動力學中具有重要物理含義的特征和指標對氣候變化以及天氣預報都具有非常關鍵的指示作用。

在過去幾十年中，對流層頂風場主要依賴于無線電探空測風儀直接觀測獲得，這些資料空間分布非常稀疏，兩個觀測站點的距離平均在200km～300km。隨著高分辨率的數值模式的發展，例如ECMWF-Interim全球再分析數據，科學家可以借助三維風場，通過垂直插值得到對流層頂高度上的風場分布情況。這種基于數值預報資料的對流層頂風場的空間和時間分辨率分別約為75km和6小時，且該數值預報資料具有嚴重的時間滯后性，由于需要加入觀測資料進行訂正，時間上通常會滯后3個月。目前全球數值模式的最高分辨率為0.25°，約為25km，時間分辨率最高為1小時，無法滿足天氣預報中實時獲取高時空分辨率資料要求。基于此，有必要反演得到一種實時的高時空分辨率的大氣對流層頂風場反演方法。

發明內容

本發明提供了一種基于氣象衛星的對流層頂風場反演方法及裝置，該方法及裝置能夠基于氣象衛星的觀測資料及有關信息，反演得到高分辨率的時間及空間對流層頂風場數據，便于深入認識大氣對流層頂風場及其時空分布特征。

本發明提供了一種基于氣象衛星的對流層頂風場反演方法，包括以下步驟：

基于氣象衛星觀測數據反演獲得對流層頂氣壓數據；

計算各緯度的科里奧利力，基于所述各緯度的科里奧利力和所述對流層頂氣壓數據獲得所述對流層頂風場的風速分量數值,并根據緯度值確定所述風場的風速分量方向；

基于所述風場的風速分量數值和方向反演出對流層頂風場的風速；

將反演出的對流層頂風場的風速數據輸出，以區分對流層頂風場的風速。

根據本發明的實施例，所述基于氣象衛星觀測數據反演獲得對流層頂氣壓數據，包括：

基于氣象衛星反演的溫度廓線資料，計算溫度垂直遞減率最小值或溫度最低值所在高度的氣壓來獲得對流層頂氣壓；

或者利用氣象衛星的臭氧探測儀的資料反演得到大氣臭氧總量，并基于大氣臭氧總量通過回歸計算式獲得臭氧對流層頂氣壓；