发展高光谱微波辐射计对于提升大气参数反演精度具有重要意义。利用微波辐射传输模型mpm93以及BP神经网络方法分别构建正演上行辐射亮温和反演大气温度廓线的模型,并研究了晴空条件下高光谱微波辐射计反演大气温度廓线的精度。54～58 GHz、64～68 GHz在氧气吸收波段选取80个通道作为高光谱通道,基于2015年5～12月昆明的探空资料进行正、反演仿真实验。选取微波成像仪/探测仪(SSMIS)的9个温度探测通道进行对比实验,评估分析反演效果。实验结果表明:在大气3～10 km高度范围内,高光谱通道的反演精度较SSMIS提高了0.3～0.6 K;在0～3 km高度范围内,反演精度提高了1 K。 通道模拟亮温以及对应的大气温度信息为学习样本，训练神经网络，确定神经网络的参数;然后利用12月的30组模拟亮温数据作为测试样本，输入到训练好的神经网络中，反演大气温度;最后用12月实测的探空资料评价反演的精度。3正、反演仿真结果及反演精度分析3．1正演仿真结果计算昆明2015年5～12月300组晴空廓线数据的平均值，将求得的均值大气廓线代入mpm93以计算选出的80个通道以及SSMIS9个通道的上行辐射亮温，得到各通道的上行辐射亮温值如图3所示。(a)9通道上行辐射亮温(b)80通道上行辐射亮温图3各通道上行辐射亮温由图3可见，频率靠近60GHz的通道的辐射亮温值较大，远离60GHz的通道的辐射亮温值较小。这是由于60GHz是氧气在50～70GHz吸收波段的中心，氧气的吸收系数最大，可吸收更多的辐射。由基尔霍夫定律，氧气在该频点吸收辐射的能力越强，则发射辐射的能力也越强，因而辐射亮温值相对较大。图3(b)中，55～57GHz波段各通道的辐射亮温值较为接近，本文有公司网站张家港全自动切管机 网站采集转载中国知网资源整理! http://www.qieguanjixie.com只有当微波辐射计的辐射分辨率很高时及参数反演研究-数控切管机电动液压切管机张家港切管机电动液压切管机数控切管机，才能将这些辐射亮温值区别开来。因此，高光谱微波辐射计应有更高的辐射分辨率。3．2反演仿真结果以探空资料为准，计算各高度层上的反演结果以及反演结果与真实廓线的偏差ME，ME的定义为［10］:ME=1n∑ni=1|ui－vi|(4)其中，n为某高度层反演的样本总数，这里n为30，87微波学报2019年4月。当噪声方差增大时，大气温度的反演偏差随之增大，但对比图4，其反演偏差依然比9通道的反演偏差要小，这体现了高光谱通道的优越性。图6高斯噪声方差为0K、0．5K和1K的反演偏差3．4水汽含量影响分析水汽在50～70GHz有一个连续吸收带，该吸收带对辐射亮温的计算有一定影响，因此对水汽的影响进行分析是必要的。以实际水汽密度为参考，将大气每层的水汽密度分别加上0．1g/m3和0．6g/m3作对比，得到80个通道反演大气温度的偏差如图7所示。由图可见，当水汽密度增加0．1g/m3时，反演精度几乎没有变化;当水汽密度增加0．6g/m3时，反演精度明显降低，且大气低层温度的反演精度较大气高层温度降低得更多。图7水汽密度变化对反演精度的影响4结论本文在54～57GHz、64～67GHz波段选取了80个通道反演大气温度，并选取SSMIS的9个通道的反演结果进行了对比。实验结果表明:在微波波段采用高光谱技术可提升大气温度反演的精度。对影响反演精度的因素进行分析表明:观测噪声会降低高光谱通道的反演精度，但是反演结果仍然要比传统通道的反演结果好，水汽含量变化较大时也会降低反演精度。本文是在晴空天气下进行的仿真实验，对于有云天气将进一步作出研究。致谢衷心感谢成都信息工程大学张杰教授和谢惠玲第35卷第2期王玉训，等:基于微波高光谱技术的数据仿真及参数反演研究97及参数反演研究-数控切管机电动液压切管机张家港切管机电动液压切管机数控切管机本文有公司网站张家港全自动切管机 网站采集转载中国知网资源整理! http://www.qieguanjixie.com