В работе рассматривается применение метода искусственных нейронных сетей для восстановления вертикальных профилей температуры и относительной влажности атмосферы по данным микроволновых радиометров MWTS и MWHS, установленных на спутниках серии FengYun-3. Алгоритм основан на полносвязной нейронной сети прямого распространения. В качестве эталонных данных при обучении использовались яркостные температуры в каналах радиометров, смоделированные с помощью быстрой радиационной модели RTTOV, и соответствующие им вертикальные профили температуры и относительной влажности из реанализа ECMWF ERA5. Полученные спутниковые оценки профилей температуры и относительной влажности сопоставлялись с данными наземного аэрологического радиозондирования в Дальневосточном регионе России для летнего и зимнего периодов 2025 года. Показано, что среднеквадратичная ошибка восстановления температуры в приземном слое не превышает 3.5 К в летний период и 5 К в зимний период, а в столбе тропосферы и нижней стратосферы не превышает 3 К. Ошибка для относительной влажности вне зависимости от сезона не превышает 20% в столбе атмосферы 1000 - 100 гПа. Проведён дополнительный анализ ошибок для прибрежных станций и горных районов, а также для случаев температурных инверсий в зимний период, которые вносят наибольший вклад в рост ошибок восстановления.
метод искусственных нейронных сетей, вертикальные профили температуры, микроволновые радиометры MWTS и MWHS
1. Zhao Y., Wu C., Wu P., Zhu K., Deng X. A microwave radiometer residual inversion neural network based on a deadband conditioning model // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. V. 11(10):1887. DOI:https://doi.org/10.3390/jmse11101887
2. Saunders R., Hocking J., Turner E., Rayer P., Rundle D., Brunel P., Vidot J., Roquet P., Matricardi M., Geer A., Bormann N., Lupu C. An update on the RTTOV fast radiative transfer model (currently at version 12) // Geoscientific Model Development. 2018. V. 11. P. 2717–2737. DOI:https://doi.org/10.5194/gmd-11-2717-2018
3. Hersbach H. et al. The ERA5 Global Reanalysis // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. V. 146. P. 1999–2049. DOIhttps://doi.org/10.1002/qj.3803
4. Durre I., Yin X., Vose R. S., Applequist S., Arnfield J. Enhancing the data coverage in the Integrated Global Radiosonde Archive // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2018, V. 35. No. 9. P. 1753–1770. DOI:https://doi.org/10.1175/JTECH-D-17-0223.1
