MonoRTM模型使用说明

 

1 MonoRTM模型简介

MonoRTM模型是美国大气环境研究所开发的一款特别适合于微波的大气辐射传输模型。该模型包含10个输入文件（见表1-1）。选择特定的输入文件，修改输入文件的信息为实际信息，例如温度、气压、高度、湿度、液态水含量、通道数、通道波数、天顶角等信息，随后在LINUX环境下编译可以得到7种不同情况下的模拟亮温（见表1-2）。需要注意的是现如今下载的MonoRTM输入文件缺少输入文件9、10。可能与版本有关。

                                                           表1-1 MonoRTM辐射传输模式输入 

序号	文件名	文件作用
1	MONORTM.IN_IATM0_dn	TAPE7-style下行辐射计算的基本信息
2	MONORTM.IN_IATM1_lidar_up	TAPE7-style上行辐射计算的基本信息
3	MONORTM.IN_MDL_ATM_dn	美国标准大气的下行辐射计算的基本信息
4	MONORTM.IN_MDL_ATM_up	美国标准大气的上行辐射计算的基本信息
5	MONORTM.IN_NOSCALE_IATM1_dn	用户自定义大气信息
6	MONORTM.IN_SCALE_IATM1_MODEL0_HMOL1_dn	用户自定义大气信息（scaled ）
7	MONORTM_PROF.IN_liquid_cloud	分层大气参数信息（温湿压、高度、液态水）
8	MONORTM_PROF.IN_sav	分层大气参数信息（温湿压、高度）
9	Spectral_lines.dat.0_80	光谱数据文件
10	Spectral_lines.dat.6300_6700	光谱数据文件（激光雷达）

                                                                            表1-2 计算亮温的7种不同情况

个例	辐射方式	大气状况	输入文件
case1	下行辐射	美国标准大气	3、9
case2	上行辐射	美国标准大气	4、9
case3	下行辐射	用户自定义大气	5、9
case4	下行辐射	TAPE7-style	1、8、9
case5	下行辐射	TAPE7-style(含有100g/m2 液态水)	1、7、9
case6	下行辐射	用户自定义大气(scaled H2O)	6、9
case7	上行辐射	用户自定义大气，激光雷达online/offline计算	2、10

2 跑通官方例程

第一步：进入build文件夹，打开终端输入命令make -f make_monortm linuxGNUdbl。为何选择linuxGNUdbl可在README.build_instructions文件中详细查看。

                                                          

第二步：在run文件夹下新建一个文件test(可随意命名)，将run文件夹下的run_monortm_examples内的需要的case粘贴到新建的文件test内。注意添加ln -s in/TAPE3_spectral_lines.dat.0_55.v5.0_fast TAPE3这一句（下图以case3为例）。

第三步：在run文件夹下打开终端，输入bash test。结果如下图所示。

第四步：可以看到缺少TAPE3光谱文件。在run_example_mw文件夹下找到TAPE3_spectral_lines.dat.0_55.v5.0_fast文件，并将其复制到in文件下，重新编译tesh文件。

第五步：找到out文件夹下{MONORTM.OUT_NOSCALE_IATM1_dn}，该文件是经MONORTM编译后生成的输出文件。

3 模式选择

在晴空情况下，使用表1-2中case3用户自定义下行辐射，对应的输入文件为5和9。通过修改输入文件5中的温度、气压、高度、湿度、通道数、通道波数等信息，再配合光谱数据输入文件9进行编译可得到对应的模拟亮温。具体步骤：首先利用MATLAB处理原始探空数据获取特定高度层的温度、气压、湿度信息，随后将这些信息存储成NetCDF文件，再利用MonoRTM模型自带的IDL程序将NetCDF文件生成TAPE5文件，根据TAPE5修改输入文件5中的相关信息，最后编译得到对应的模拟亮温（看着麻烦可直接看流程图）。

在有云和降雨的情况下，使用表1-2中TAPE7-style(含有100g/m^2液态水)case5下行辐射，对应的输入文件为1、7和9。通过修改输入文件1中的通道数、通道波数和输入文件7中的温湿廓线、液态水含量等信息，再配合光谱数据输入文件9进行编译可得到对应的模拟亮温。具体步骤：首先通过case3生成包含温湿廓线信息的TAPE7文件，在该文件中添加液态水含量之后替换原始文件7，最后编译得到对应的模拟亮温。

需要说明的是，在有云和降雨的情况下，获取模拟亮温需要输入液态水含量在有云的高度层。然而实际探空数据并未提供各高度层液态水含量的信息。可参考刘亚亚、黄兴友等人的估算液态水含量的研究工作，当高度层相对湿度小于85％时。液态水浓度取0；当相对湿度大于95％时，液态水浓度则取2.0g/m^2 ；而相对湿度为85％~95％时，液态水浓度取值满足线性关系，同时假定云中含水量在垂直方向均匀分布。

4 探空数据处理

 4.1 晴空条件

第一步：读取探空数据93层温湿度、高度、压强信息。对应函数为ReadGTS1.m。

第二步：将读取到的温湿度、高度、压强信息存储为NetCDF文件。对应程序为data_nc.m，该程序可批量处理原始探空数据，但使用时应注意路径的修改。

第三步：将NetCDF文件经过IDL编译得到TAPE5文件。对应程序为create_monortm_input_from_sonde。

第四步：因为TAPE5只包含温湿廓线信息，缺少MonoRTM输入需要的开头的一些信息（如高度层、通道数等）。因此在得到TAPE5文件后，需加入相对固定的部分信息aa.txt,处理程序为creat_in.m。

第五步：在得到添加开头信息的TAPE5文件之后，在MonoRTM模型run文件下，新建一个文件test1。该文件主要是起到批量处理作用且将生成文件分类堆放。编译该文件即可在out/one文件夹下得到包含模拟亮温的文件。

第六步：将得到的文件全部复制存放在指定的文件，使用MATLAB读取出对应的模拟亮温数据，同时读取微波辐射计观测亮温数据。处理程序为calculate_mse_cc.m。

4.2 有云或降雨条件

经过4.1小节处理后在out/three文件夹下得到包含温湿廓线信息的TAPE7文件。在TAPE7中可添加液态水信息，即增加了云或雨的信息。具体添加加方法如下（在每个高度层该位置添加液态水信息）。但尚未找到批量处理方法。因而目前有云或雨条件只能手动添加液态水信息。

在添加完液态水之后，将TAPE7文件拷贝到in文件夹下。在run文件夹下新建一个文件test2。主要是因为有云或雨条件下使用的case5。随后修改MONORTM.IN_IATM0_dn文件中的通道数和通道波数。编译即可得到对应模拟亮温。

MonoRTM模型及使用到的程序：https://download.csdn.net/download/reason_lee/11245961.

看到不少同学下载这个，给出百度云链接，在原来基础上附上了可能用到的参考文献。

链接：https://pan.baidu.com/s/1feBziq94WyKe6zAChrQLbw 
           提取码：iiee