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码表,成为全球交换风女卫星产品米用的格式L1C Manualon CodesInternational CodesVolume
1.2:WMO-No.306[Z].WMO,2015edition,updated in2018
五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准制定的内容符合国家相关法律、法规、政策的规定
六、重大分歧意见的处理经过和依据无
七、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议本标准作为推荐性国家标准
八、贯彻标准的要求和措施建议本标准适用于我国用于数值天气预报同化业务的卫星垂直大气探测的辐射率产品,是对L1C卫星观测的辐射率产品进行归档、存储、管理的依据L1C为完整、正确、规范地记录数据及相关背景信息,便于数据的归档、存储、管理和使用,建议凡在我国境内用于数值天气预报同化业务的卫星垂直大气探测的辐射率产品归档、存L1C储、管理和使用的数据文件,统一采用该标准规定的数据格式,以便于资料的交换与应用与该数据格式有关的业务软件技术、操作手册编制时应以本标准为依据,其内容不得与之相违背由于本标准是军民通用标准,标准内容主要根据气象行业应用需求和业务能力现状,在军方相关单位进行了应用检验,建议在贯彻实施时加强在军方的做好宣传工作,说明采用产L1C品格式对于同化预处理所带来的益处对准备采用标准的单位和部门进行有关使用该标准的培训和交流,以便使标准在数值预报卫星同化业务中投入应用,缩短卫星从发射成功到应用的研究周期
九、废止现行有关标准的建议建议废止《卫星大气垂直探测资料的格式和文件命名》QX/T139—2011
十、其他应予说明的事项无本国家标准的基础是在现行气象行业标准《极轨气象卫星大气垂直探测资料数据格式L1C辐射率》基础上研制的,该气象行业标准于年月日发布,月日QX/T139—2020202012151实施,至今在气象行业及部队单位得到较好应用起草阶段2项目下达后,由军地人员组成的起草组制定标准编制计划,并进行了分工年月年月前期需求调研在标准制定过程中,对目前数值预报中卫星资
20219.202110料同化业务进行了大量的调研工作,充分了解数值预报同化业务特点,依据数值预报中卫星资料同化业务发展对数据归档、存储格式的需求进行标准草案进行修改完善年月月军地起草组成员开展了内部研讨,对标准草案的框架和编码格式的表202110-12示进行讨论年月月在军地业务中,调研军方需求,军地联合开展试验工作,撰写编制说20221-10明初稿年月月召开专家咨询会,对标准文本进行修改202211-
12.标准主要起草人及其所做的工作4本标准主要起草人为希爽、薛蕾、马刚、龙智勇和纪翠玲,分工如下希爽,负责标准编制计划、技术方案的制定和标准文本编写;薛蕾,负责编码的把关、参加编制说明编写;BUFR马刚,负责标准文本修改的把关、参加编制说明编写;龙智勇,负责军方需求调研、军方应用验证工作、参加编制说明编写;纪翠玲,负责标准材料编写指导和规范化把关、参加编制说明编写
二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据.编制原则1本标准统筹考虑了国内外极轨卫星观测业务发展、卫星垂直大气探测辐射率资料在数L1C值预报业务中实际应用、数据传输、数据格式的可扩展性和适用性各方面的需求科学性1对目前的国内外极轨卫星和极轨卫星数据来源进行了大量的调研工作,在充分了解数值预报同化业务特点的基础上,充分借鉴和参考了国家标准和气象行业标准,力求吸收气象行业内外标准的先进经验和做法,保证标准的科学性适用性2和其前身《卫星大气垂直探测资料的格式和文件命名》)QX/T139—2020QX/T1392011分别于年和年发布实施,在业务运行过程中一直被作为卫星大气垂直探测资料存储20202011和数据加工使用的依据,适用于目前的数值预报卫星资料同化业务()前瞻性3随着观测业务的发展,卫星的种类和要素名称都持续有新增项,数值预报中所使用的卫星资料也不只来自气象卫星,也扩展到海洋卫星、陆地卫星甚至高分卫星等所以本标准编制过程中,前瞻性考虑了标准格式对未来数值预报中卫星资料同化业务发展的适用性和可扩展性.标准主要内容2本标准规定了极轨气象卫星大气垂直探测资料中辐射率资料的名称,格式和信息内容,规定了可用于全球交换的世界气象组织通用的二进制编码,辐射率是数值天气预报模式直接同化的资料,反映了气象卫星垂直探测的大气温度湿度等信息本资料包括基本信息和扩展信息,其中基本信息包括辐射亮温、时间、经纬度、太阳天顶角、太阳方位角、卫星天顶角和卫星方位角,扩展信息包括云检测、降水检测、质量标识、地表/海表信息(如积雪、海冰、海表风和海表温度等),编制依据3()气象卫星数据分级和风云三号卫星产品生成过程1L1C根据我国学者制定的气象卫星数据分级标准,级()数据指地面系统接收的卫星原始0L0数据,级()数据指级数据经过质量检验和图像定位、辐射定标处理得到的基础数据1L102级()数据指级数据经过数据变换、反演或者其他计算得到的各种应用数据L21国家卫星气象中心是我国国产卫星的卫星垂直大气探测资料的生产单位,承担着所有风云卫星地面产品生成的任务编写组成员在作风云三号卫星第一颗业务卫星星产品检验时,C L1C对产品的格式作了修订,本标准在修订时也吸纳了这些工作后续卫星产FY3cLic FY-3D L1C品延续了卫星产品算法FY-3C L1C质量控制产品输出►IRAS/MWTS-^^MWHS-2L1CJUgl结束图1FY-3C IRAS/MWTS_2/MWHS・2产品处理软件流程图卫星工程中产品生成过程如图所示包括以下FY-3c VASSIRAS/MWTS-2/MWHS-2L1C1部分()数据输入输入数据、匹配到1IRAS/MWTS-2/MWHS-2L1IRAS/MWTS-2/MWHS-2仪器像元的云检测数据和降水检测数据;()质量控制对VIRR MWHS2IRAS/MWTS-2/MWHS-2数据进行质量控制,给出像元质量标识;()产品输出按格式输出数据到L13L1C产品由于数据不仅包含了级数据的辐射亮度温度,也IRAS/MWTS-2/MWHS-2L1C L1C L1包含了经过数据插值得到的像元云检测(级)数据,因此总体上属于级数据L22()辐射率数据内容的确定2L1C同样,()将((NOAA NationalOceanic andAtmospheric AdministrationTOVS TIROSTelevision))探测数据划分为、and InfraredObservational SatelliteOperational VerticalSounder/ATOVS LIA、和四个等级的数据集,其中数据集主要是解码卫星下传遥测与探测数据包LIB L1C LID LIA等级原始资料,选择级数据中空间定位和辐射定标处理所必要的信息,生成数据集00L1A基于数据,经过定位、定标、质量控制后生成数据集,主要包括仪器通道多光谱观测L1A L1B的计数值、探测像元的地理位置、定标系数、质量控制标记等信息对数据集中的通道计L1B数值做亮温转化和订正等质量控制后生成数据集将不同仪器数据集中位于各自探测L1C L1C像元的数据融合成单一仪器像元的“并流”观测信息,并完成地形匹配、云和降水检测等处理,生成数据集(等,等,)该数据集也称为晴空辐射数据集L1D Mcmillin1982;Reale1986,和数据都是同一处理级别的卫星观测数据预处理输出,都是TOVS/ATOVS L1B L1C观测的原始数据数据集包含了影响卫星定标、定位精度等对卫星研发和卫TOVS/ATOVS L1B星数据处理至关重要的信息数据集可以看做是卫星观测数据的“强”预处理输出(L1B Eyre等,)数据集则删除了影响卫星定标、定位精度的相关数据,观测数据表达为通道2019o L1C亮度温度相对的“强”预处理输出,数据集是针对卫星资料应用的一种“弱”预处L1B L1C理输出的数据集在以格式传输的数据集中,删除了与定位定标相关的辅助信息,NCEP/ECMWF BUFRL1B并将通道观测数据从的计数值形态转化成了亮度温度,使文件中的与两个L1B BUFRL1B L1C数据集的内容基本相同由此可见,在当前的同化框架下,数据集中的信息几乎全部可以L1C用于支撑卫星观测数据的变分同化当同化数据集中用计数值表达的通道辐射时,需要在L1B同化算子中引入卫星数据定标过程,以实现从观测计数值到模式温湿度廓线的函数映射由于定标中非线性的影响导致此时的函数映射非线性,在同化中将引入额外的误差中通道亮L1C温形态的卫星观测在同化中可以避免此种情况发生数据集逐渐成为数值预TOVS/ATOVS L1C报同化的主要数据源,随着高光谱大气探测仪等更先进的卫星大气探测器投入使用,参照格式生成的新型卫星探测器预处理数据集也成为数值预报资料同化的重要资TOVS/ATOVS L1C料源()辐射率数据内容利格式的确定3L1C参考在同化系统中使用的数据结构,提出了用于数值预报资料同化的NESDIS ATOVSL1C卫星大气垂直探测辐射数据文件的信息格式、信息内容目前处理的资料格式为二进制,信息内容包含基本的扫描点要素信息、质量信息,还包含数值预报中所需要的云检测和降水检测信息本标准具体要求处理的卫星辐射资料文件包含卫星标识、仪器标识、扫描线标识、扫描点序号、扫描线的年、月、日、时、分、秒的计数,扫描点的经纬度,扫描点的海拔高度、扫描点的局地天顶角、局地方位角、太阳天顶角、太阳方位角,卫星轨道高度,扫描点观测资料质量标记,星载仪器光谱通道辐射亮温(通道),以及扫描点云量和强降水标记这些信息在数值预报卫星资料同化中,对于云和降水识别,资料剔除和质量控制有重大意义随着卫星资料相关业务和研究工作日益深入,对卫星资料辅助数据的需求也日益增加,如下垫面信息(积雪、积水、地面温度等)对卫星辐射正演计算和卫星辐射率资料同化影响很大,因此需要不断扩充数据格式的信息内容和信息含义同时,随着能够进入同化系统的辐射L1C率资料的卫星种类和仪器类型仪器类型会越来越多,要求格式规范除了具有统一的功能,还必须具有良好的扩展性辐射率数据格式的确定4L1C在早期的的产品一直采用直接读取的二进制格式,并被模式同化FY-3A/B/C/DL1C CMA应用;后来应国际上对产品数据同化和全球交换的需求,开发了格式,制定FY-3L1C BUFR了编码模板,应用在全球交换中;到了在模式中则直接用级数据没有云BUFR FY.3E,CMA1检测等附加信息和在模式中进行云检测目前起草国标时沿用已发布行标的二进制格式,包含直接读取和编码格式,未来采用的格式类型仍需广泛征求意见和商讨决定BUFR参考文献Andersson E,Pailleux J,Thepaut J-N,Eyre JR,McNally AP,Kelly GA,Courtier P.
1994.Use ofcloud-cleared radiances in three/four-dimensional variationaldata assimilation.Q.J.R.Meteorol.Soc.120:627-
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10.1002/qj.49712051707Derber JC,Wu WS.1998,The Useof TOVSCloud-Cleared Radiancesin theNCEP SSTAnalysisSystem[J].Monthly WeatherReview,1268:2287-
2299.Eyre JR,English SJ,Forsythe M.2019,Assimilation ofsatellite datain numericalweatherprediction.Part I:The earlyyears[J].Quarterly Journal of theRoyal MeteorologicalSociety,
146726.星产品生成文档FY-3C VASS IRAS/MWTS-2/MWHS-2L1CMcMillin,L.M.,and C.Dean,1982:Evaluation ofa newoperational techniquefor producingclearradiances.J.Appl.Meteor.,21,1005-
1014.气象卫星数据分级QX/T158—2012极轨气象卫星大气垂直探测资料数据格式辐射率QX/T139—2020L1CReale,A.,D.Gray,M.Chalfant,et al,1986:Higher resolutionoperational satelliteretrievals.Preprints,Second Conf,on SatelliteMeteorology/Remote Sensingand Applications,Williamsburg,VA,Amer.Meteor.Soc.,16-19Weng,F.Z.,L.M.Zhao,R.R.Ferraro,et al.,2003:Advanced microwavesounding unitcloud andprecipitationalgorithms.Radio Sci.,38,8068,doi:
10.1029/2002RS002679Yang,Z,Lu,et al.Overview ofFY-3Payload andGround ApplicationSystem[J].IEEETransactions onGeoscience andRemote Sensing,
2012.Yuan B,Gang M,Zhang P,et al.A PrecipitationDetection Methodfor MWTS-II Radiance
三、主Assimilation inTyphoon Simulation[J].JournalofTropical Meteorology,2020,262:150-
160.要试验或验证的分析、综述报告,技术经济论证,预期的经济效果本标准是在现行气象行业标准《卫星大气垂直探测资料的格式和文件命名》QX/T139—2011基础上修改完善而来自年发布实施以来,在业务运行过程中一直作为QX/T139—20112011卫星大气垂直探测资料存储和数据加工使用的依据,适用于目前的数值预报卫星资料同化业务,在本标准编制过程中,在军方相关单位又进行了试验验证,保证了其可行性和应用效果.主要试验或验证的分析1国外卫星等数据的处理1ATOVS L1C当前国内数值预报资料同化用户使用不同卫星大气垂直探测资料时,这些资料文件的格式,包含信息内容和文件命名方式各不相同,给业务卫星资料的处理和存档带来相当的困扰早期国内同化使用数据,随后使用了原始分辨率的卫星辐射资料ATOVS LevelId TOVS/ATOVS经过处理的资料分别来自于、、以及ATOVS NOAA15/16/17/18/19Metop-A/BAQUA SNPP,FY3系列、、、星及后续卫星的以及其他仪器资料等大气探测A BC DVASSIRAS/MWTS/MWHS资料也陆续纳入或即将纳入业务处理和应用原标准参考了在同化系QX/T139-2011NESDIS统中使用的数据结构,规范用于数值预报资料同化的卫星大气垂直探测辐射数据ATOVS L1C文件的信息格式、信息内容国家卫星气象中心持续将中国气象局从多种渠道接收到的国外卫星大气垂直探测资料,处理为统一的格式,以满足数值天气预报同化业务的需求随着国外新卫星的发射和国内数L1C值预报卫星资料同化业务的发展,陆续也将、、等资料转换为格式,ATMS IASIMWRL CrISL1C用于接入同化系统,本标准在修订时增加了上述仪器的产品规定L1C2FY・3c卫星工程中VASSL1C产品分发年起产品通过下发,提供给全国各级气象台站、行业用户以014FY3C VASSL1C CMAcast及国外接收小站进行广播分发接下来被发射的和产品也分别相继被应用在国产FY-3D FY-3E数值预报模式当中产品的传播和获取方式3L1C产品被推送到中国气象局数值预报中心用于全球资料同化业务,是我国全球数值L1C预报同化业务中应用最广最多的卫星资料产品也通过广播系统被下发给全国气象部门,L1C目前各种来源的国外卫星产品也成功被放在气象大数据云平台上,用户对产品的获取L1C L1C和应用会变得更加方便、灵活和及时因此,明确的界定产品信息内容、格式还有数据源L1C信息和各要素含义,能够帮助地方应用部门或其他科研用户从统一的数据平台检索、下载和使用产品L1C产品在我国数值预报业务中的作用4FY-3L1C目前在我国数值预报业务已经应用了产品和产品,卫CMA_GFS ATOVSL1C FY-3L1C星大气垂直探测资料发挥了改进数值天气预报的作用,能够带来经济效益和社会效益产品中的经纬度、海陆标识、局地方位角/天顶角等信息,为数值预报同化中资料预质L1C量控制提供必要条件用云检测产品进行质量控制,使全球卫星资料偏差和标准差显著减L1C小,改进了我国数值天气预报参考文献Li J,Zou XL.Impact ofFY-3A MWTSradiances onprediction inGRAPES withcomparison oftwoquality controlschemes.Front.Earth Sei.8,251-
2632014.https://d0i.0rg/l
0.1007/sl1707-014-0405-3Li J,Liu GQ.
2016.Direct assimilationof ChineseFY-3C MicrowaveTemperature Sounder-2radiancesinthe globalGRAPES system.Atmospheric MeasurementTechniques,
9.doi:l
0.5194/amt-9-3095-2016产品在国际上数值预报模式中的应用5FY3cLic我国微波湿度计的产品在欧洲中期数值预报中心也得到了评估和同化应用,为FY3C L1C此国际用户强烈呼吁将该产品纳入国际交换,本标准定义的编码格式正是应这种需求而BUFR产生编写组成员参与了向提交的新码表的提案,编制码期间,并与欧洲用WM0BUFR BUFR户进行多次交流,在了解用户需求的基础上完成编码工作产品已经于BUFR FY3CVASSL1C年月日通过向全球进行分发共享20171219GTS产品的扩展性和预期经济效益6L1C产品卫星/仪器种类的可扩展性未来随着世界上气象卫星的持续快速发展,以及数L1C值天气预报对卫星资料的持续需求,我国必然会能够接收应用更多地卫星和仪器的辐射率产品,也必然有越来越多的卫星辐射率被处理成产品,被用在数值天气预报中L1C产品信息内容的可扩展性在生产微波成像仪资料产品时,考虑到下垫面参数对L1C L1C辐射率的影响,在产品中增加了积雪、海冰、海面风、地表发射率、海面温度和陆面温度L1C等的信息内容和格式定义近实时极轨卫星直接广播网络(DBNet)L1C产品极轨卫星多站拼接的DBNet资料时效性高,覆盖范围广,被统一处理为产品,若经过质量控制和深加工,在区域数值预报中具L1C有很大的潜在效益.预期的应用效果2该标准具有多行业通用的特点,资料对象可以从国产气象卫星资料外延到海洋卫星辐射率资料和国外卫星大气探测辐射率资料等,应用场景可以从气象预报外延到海洋预报和水文预报等军民融合应用风云卫星接收、生产为辐射率数据,通过气象通信系统分发到数值预L1C报部门、军队数值预报部门和国外数值预报部门通过实时资料下载平台/卫星广播系统/气象大数据云平台共享给各个地方气象部门,通过国际通信系统交换到国外数值预报部门应用效益显著辐射率产品在我国数值预报中是同化最多、应用正效果最显著的卫星产品,在各类卫星资料当中辐射率资料对全球数值预报的贡献最大该产品被应用于国产数值预报系统模式,能够有效改进预报效果预报产品被用来服务军民融合和一带一路,实现国家CMA对“保障监测精密、预报精准和服务精确”的战略要求共同的数据标准,有利于统合卫星资料应用卫星资料仪器多,来源多,产品种类多,卫星资料在数值预报中应用需要各种信息,使得资料接口成为困扰数值预报卫星资料同化的首要问题该标准的形成和发布实施,使共用的资料接口开发成为可能,帮助国内数值预报科研和业务研究部门把力量集中到卫星资料应用的关键科学问题的研究,省去花在共性的资料接口上的时间和精力在格式、内容统一的资料和资料接口形成的资料同化框架下,有助于我国卫星资料同化事业“劲往一处使”和更快地前进服务全球格式是气象组织社区(以及欧洲气象卫星基金会)数值预报系统的首选BUFR格式,数据编码格式的制定,对于我国风云卫星参与国际交换共享、服务全球气象L1C BUFR卫星用户,以及通过双赢合作实现国内外卫星观测互补都具有重要意义
四、采用国际标准和国外先进标准的程度,以及与国际、国外同类标准水平的对比情况,或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况本标准定义的辐射率产品的部分格式内容,在年被世界气象组织采纳并写入2018WMO。