Méthode de détection des couches à plusieurs échelles du radar laser embarqué dans l'espace pour les nuages et l'aérosol

YU Hongyang ,  

XU Weiwei ,  

MAO Feiyue ,  

ZANG Lin ,  

GONG Wei ,  

摘要

Le radar laser embarqué dans l'espace est capable d'observer la distribution verticale des caractéristiques des nuages et de l'aérosol, ce qui en fait un moyen unique d'étudier et de surveiller les nuages et l'aérosol. Le radar laser spatial à polarisation orthogonale des nuages et de l'aérosol (CALIOP) fonctionne en orbite depuis plusieurs années et fournit une quantité importante de données d'observation verticale des nuages et de l'aérosol. La détection de la position spatiale des couches de nuages et d'aérosol dans les données du radar laser est une condition préalable à l'inversion précise et à l'extraction des informations sur les couches. L'algorithme officiel de CALIOP repose sur des valeurs seuils empiriques pour la détection des couches, et présente de nombreuses lacunes dans la détection des couches. L'algorithme de test hypothétique à plusieurs échelles en une dimension (1D-SMA), qui est représentatif, utilise un test de probabilité d'hypothèse, évitant ainsi la mise en place d'un tableau de valeurs seuils empiriques traditionnel et améliorant la précision de détection. Cependant, les méthodes susmentionnées n'ont pas pris en compte la continuité spatiale du signal de couche dans un scénario vertical bidimensionnel, et des cas de manque de détection de couches se produisaient toujours. Par conséquent, une nouvelle méthode de test hypothétique à plusieurs échelles en deux dimensions (2D-SMA) a été proposée, utilisant un modèle de probabilité statistique à la place du tableau de valeurs seuils empiriques traditionnel, ainsi que la combinaison d'une fenêtre de détection de couches bidimensionnelle couvrant plusieurs profils verticaux adjacents, permettant l'utilisation de la corrélation spatiale du signal des profils voisins. Le nouvel algorithme permet d'augmenter la superficie totale détectée des couches sur toute la résolution horizontale (5-80 km) de 50,45% par rapport à l'algorithme officiel de CALIOP, soit 32,45% de plus que la méthode unidimensionnelle 1D-SMA. Le nouvel algorithme permet de détecter une quantité de couches équivalente à celle de l'algorithme officiel même à une résolution horizontale (5-20 km) seulement. Enfin, cet article a été validé en évaluant le rapport de l'indice de biais pour les nuages de glace.

关键词

radar laser spatial; CALIOP; nuages et aérosol; détection de couches; multi-échelle

阅读全文