星載微波散射計是獲取海面風場的有效傳感器。在40余年的海面風場遙感觀測歷史中，實現(xiàn)微波散射計觀測的海面后向散射系數(shù)與海面風場映射的經(jīng)驗模型：地球物理模型函數(shù)（GMF）得到了長足發(fā)展。然而在遙感場景中，與風場相比而言，具有更小空間尺度、更大快變特性的降水（云）的出現(xiàn)，將在觀測風場中引入異質(zhì)特性，扭曲觀測的后向散射系數(shù)與GMF的映射關(guān)系，使得反演的風場偏離真實值。觀測偏離模型的程度能通過質(zhì)量控制因子進行量化表示，而通過假設檢驗的方法，對質(zhì)量控制因子數(shù)值設定閾值，能實現(xiàn)這類觀測的標記與剔除。質(zhì)量控制的過程是微波散射計數(shù)據(jù)信息提取的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微波散射計海面風場反演業(yè)務運行系統(tǒng)中，常用的質(zhì)量控制因子有三種，其中最早提出，也是最有效應用的是基于觀測與模型間歐氏距離和的因子“MLE”。
空間中心微波室徐星歐副研究員與荷蘭皇家氣象局（KNMI）進行合作研究，對降水導致風場的空間異質(zhì)進行定量化，提出了微波散射計海面風場反演的第四種質(zhì)量控制因子Joss，研究理論成果于2020年正式發(fā)表于《IEEE地球科學與遙感》（TGARS）雜志。后續(xù)合作研究和分析表明，該因子對降水的表征特性優(yōu)于已有的質(zhì)量控制因子，同時，從原理上，與MLE具有互補特性。近日，徐星歐與荷蘭皇家氣象局合作，完成了該因子用于微波散射計風場反演業(yè)務運行的方法確定及結(jié)果評估報告，該質(zhì)量控制因子以數(shù)值預報質(zhì)量控制（NWP-QC）和短臨預報質(zhì)量控制（Nowcasting-QC）的形式，形成業(yè)務運行系統(tǒng)中的新型質(zhì)量標識方法，正式應用于包括中法海洋衛(wèi)星（CFOSAT）、海洋（HY）系列衛(wèi)星散射計等的Ku波段散射計降水影響觀測的質(zhì)量標識，納入歐洲氣象衛(wèi)星組織（EUMETSAT）海洋與海冰衛(wèi)星應用裝置（OSI SAF）中，荷蘭皇家氣象局承擔負責的微波散射計數(shù)據(jù)處理和反演業(yè)務系統(tǒng)。該系統(tǒng)為用戶提供準實時的產(chǎn)品和信息，新型質(zhì)量控制方法的引入，有助于更真實地表達降水存在條件下動力環(huán)境；其中，較為保守的NWP-QC替代了原有基于“MLE”的質(zhì)量控制方法，而較為松弛的Nowcasting-QC則投入短臨預報應用，為填補降水條件下短臨預報數(shù)據(jù)缺失的空白做出貢獻。
以Joss為基準（縱軸），2DVAR風場為橫軸，對數(shù)據(jù)進行排序顯示：顏色表示散射計觀測風場單元的降水量（左圖），對應區(qū)域與C波段質(zhì)量接收風場的矢量差（中圖）和對應的考察樣本數(shù)（右圖）。由圖可見，Joss對降水具有很好地區(qū)分性質(zhì)。
海洋2B星（HY-2B）散射計觀測于2021年4月29日UTC20:00，位于北大西洋52° N, 45° W附近的風場（KNMI業(yè)務系統(tǒng)反演結(jié)果）。左圖為使用MLE QC, 中間為使用NWP QC，右圖為nowcasting QC質(zhì)量控制的對應結(jié)果。質(zhì)量剔除的風場以黑色箭頭表示。
附件下載：
