利用去趋势波动与谱分析方法评估地基微波辐射计测量及反演的质量

使用去趋势波动分析方法评估了 23.8 和 31.4 GHz 微波辐射计亮温测量以及由这些亮温反演的水汽路径和液态水路径的时间序列。通过参数 $\alpha$ 量化，该方法（i）能够识别噪声主导时间序列的时间尺度，以及（ii）刻画时间序列中关联的时间范围。也使用了更常见的谱分析方法来评估数据，并将其结果与去趋势波动分析方法的结果进行比较。测量应具有特定标度特性的假设使得测量质量得以表征。附加的假设——即大气量的测量标度特性在有用反演中得以保持——提供了一种评估反演本身的方法。将这两个假设应用于微波辐射计测量与反演，表明了三点。第一，云天时段反演的水汽路径在短于约 30 分钟的时间尺度上可由噪声主导（$\alpha$ 指数 = 0.1），且在更长时间尺度上不表现标度行为。然而，亮温与液态水路径反演中的关联被发现对直至 3 小时的时间尺度符合幂律行为，$\alpha$ 指数约为 0.3，与其他地球物理现象一致。第二，晴空、湿润大气对水汽路径的测量与反演均呈现预期的标度。第三，在晴空、干燥大气日，来自 31.4 GHz 通道的仪器噪声损害了水汽路径反演的质量。