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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

大气的水汽含量是研究大气辐射和吸收及全球热量输送的重要气象参数，确定水汽的分布及其变化律对于水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等的研究均具有重要意义。卫星遥感可以大面积探测大气可降水量的时空分布和变化特征，由遥感方式获得的数据具有连续性、面状分布的特点。MODIS以其特有的优点成为估算大气可降水量的重要数据源，但MODIS水汽反演的精度不是很理想，因此很有必要对MODIS的水汽产品的准确性进行检验并订正。本课题比较MODIS大气可降水量产品的订正方法，基于地面资料建立MODIS PWV的订正模型，旨在提高MODIS大气可降水量产品精度，为各种研究、决策应用等提供依据。

国内外研究现状

Trenberth等利用探空资料、再分析资料和卫星资料对大气可降水量进行了研究，发现再分析资料更适合于陆地上空，在海洋上空不可靠。Michaet Bevis等首先提出了用地基GPS探测大气可降水量的方法,使得地基GPS成为探测大气结构的一种新手段。

张丹，刘昌明等人基于MODIS的MOD05数据产品，结合常规气象观测资料，建立了地面水汽压遥感估算模型，并利用台站数据证明了模型的可靠性。吴万友，李德俊等人也利用地面水汽压和探空资料，建立地面水汽压和整层大气可降水量之间的线性拟合关系式，并对资料进行了验证。侯建国、杨成生等根据GPS与MODIS遥感水汽间的回归关系,在考虑水汽的季节性变化的基础上建立了两者的回归模型,并由此建立了直接对MODIS反演水汽值的校正模型。曹艳丰、陈秀万等先比较分析了地基GPS数据反演的PWV和MODIS数据反演的PWV结果，得出两者线性相关的结论，再应用了最小二乘法，构建了一种基于GPS数据的MODIS大气可降水量实时精度提高模型。权维俊、肖稳安等将NCEP资料与MODIS大气可降水量资料进行对分析，对于不同的研究地区两者取得的结果差异也不同，并提出对研究地区的MODIS资料分别乘以修正系数修正后，可以得到较好的结果。

2. 研究的基本内容

本文依据对modis大气可降水量产品订正方法的研究和地理信息系统技术的支持，结合数学模型和gis软件，基于地面资料和dem数据建立modis pwv的订正模型，即利用地面观测资料来订正modis pwv。论文中涉及内容概括为：

u大气可降水量国内外研究现状

umodis大气可降水量产品订正方法比较

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、 实行方案：

本研究利用地面观测资料和dem数据对modis大气可降水量产品进行订正，方法是利用精度较高的观测站点数据，建立与对应modis网格点数据间的精度提高的线性模型，即利用地面气象站点的准确的pwv来校正对应像元的modis pwv，再对整幅的modis数据进行校正。但是由于我国地形复杂，而且地形对可降水量的影响也较大，因此本文在模型中，考虑地形因子对订正效果的影响，利用dem数据得到每个网格的高程值，在模型中增加高程因子。本文选择采用最小二乘法，使得经校正模型校正后的modis pwv与对应站点的地面观测pwv尽量接近。

（1）modis pwv的生成：通过对每天每次的mod05数据进行辐射定标、投影转换、图像校正、图像拼接、去除异常值和无效值等步骤后得到每个时次的近红外和红外逐日可降水量数据集，再根据日可降水量得到月平均可降水量及年平均可降水量。

（2）地面观测pwv的生成：通过可降水量同地面水汽压关系的经验表达式，用地面水汽压计算出的整层大气可降水量和有效水汽含量，并留一部分观测站的数据点作为检验数据，用以检验模型的精度。

4. 参考文献

[1] smith w l. note on the relationship between total precipitable water and surface dew point [j].j.appl.meteor,1966,5: 726-727.

[2] 杨景梅,邱金桓 我国可降水量同地面水汽压关系的经验表达式 [j]. 大气科学 1996,20（5）：620-622.

[3] 杨红梅,葛润生,徐宝祥． 用单站探空资料分析对流层气柱水汽总量［j］． 气象，1998，24( 9) : 8-11.