微波湿度计探测青藏高原卷云和温湿度分布

鉴于青藏高原地区的气象站和探空数据观测数据非常有限,且其卷云和温湿度分布对全球气候有重要影响,提出联合风云三号卫星微波湿度计(FengYun-3C microwave humidity and temperature sounder,FY-3C MWHTS)在轨观测数据和欧洲中值预报中心发布的青藏高原地区再分析数据,采用改进的神经网络方法分析上对流层和低平流层大气卷云极化和散射信息敏感性,开发青藏高原地区大气卷云检测反演算法。进而利用在轨实时运行的FY-3C星微波湿温探测仪数据提取青藏高原地区全天候大气卷云信息,研究青藏高原区域卷云随季节的变化规律和分布特征。     

基于FY-3C MWHTS的台风降水反演算法研究

为估测台风带来的地表瞬时降雨率，利用FY-3C上搭载的微波湿温探测仪（Microwave Humidity and Temperature Sounder，MWHTS)的L1级在轨观测亮度温度数据与多卫星降水分析TMPA（Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）Multi-Satellite Precipitation Analysis）3B42降水产品数据，通过多元线性回归和BP神经网络两种算法对台风区的降水情况进行了反演研究。结果表明，由这两种算法反演的降水分布图可以清晰地看到台风中心、云墙以及螺旋雨带等台风的位置、分布及结构信息，这与TMPA 3B42降水产品数据估测到的台风降水分布图相一致。此外，从定量的角度来看，TMPA 3B42降水数据与这两种反演算法反演的地表瞬时降水量（mm/hr）都具有较高的相关性和较小的偏差和均方根误差，反演的精度较高。故这两种算法都可以用来反演台风区的降水量，同时也表明FY-3C MWHTS微波在轨观测资料在台风区监测及降水研究中能发挥出较高的应用价值。     

人工神经网络反演算法反演北京地区湿度廓线

微波湿度计（MWHS）是风云三号卫星的主要有效载荷之一,其频率为150GHz（双极化）和183.3lGHz（三通道）,分别用于探测大气窗区和水汽廓线。采用垂直于飞行方向的交轨扫描方式,科学目标是探测大气湿度的垂直分布。本文简要介绍微波大气湿度探测的基本原理,阐述了湿度廓线反演的各种方法,着重运用人工神经网络算法,反演北京地区的大气湿度的垂直分布。结果表明,运用风云三号微波湿度计数据,大气湿度垂直分布反演值与已知的探空数据相比,虽有误差,但在可接受范围之内,反演结果可应用于气象,通信等领域,并具有重要应用价值。     

地基和星载微波辐射计数据反演大气湿度

分析了地基和星载微波辐射计设计指标和探测特点.利用大气辐射传输理论和毫米波传播模型,1993(MPM93)和大气吸收系数模型,建立大气正演辐射传输模型.仿真风云三号A星(FY-3A)星载微波湿度计和地基探测仪的亮温数据,误差在允许范围内.对比星载和地基微波辐射计不同高度反演精度和均方差,建立基于3层神经网络算法的联合地...     

基于FY-3C/MWHTS资料的海洋晴空大气温湿廓线反演方法研究

针对搭载于风云三号C星(FY-3C)上的微波湿温探测仪(Microwave Humidity and Temperature Sounder, MWHTS), 建立了海洋晴空大气条件下温湿廓线同时反演的一维变分反演系统.通过对影响反演精度的各个因素进行分析, 确立了该系统的输入参数.对于FY-3C/MWHTS观测亮温与快速辐射传输(Radiative Transfer Model for TOVS, RTTOV)模型的模拟亮温之间的偏差和角度依赖性, 采用逐像元统计回归校正方法进行校正.选择西北太平洋海域晴空条件下的校正亮温数据进行温湿廓线的反演, 并利用欧洲中期天气预报中心再分析数据集对反演结果进行验证, 结果表明:反演的温度廓线和相对湿度廓线的最大平均偏差分别为1.09 K和5.4%, 最大均方根误差分别为1.48 K和22.69%, 与未校正亮温的反演结果相比, 温度廓线的均方根误差最大可减小1.56 K, 湿度廓线的均方根误差最大可减小14.71%.反演温湿廓线与背景廓线的精度对比表明:反演的温度廓线在10~70 hPa、300~350 hPa和700~850 hPa内的精度高于背景廓线的精度, 而反演湿度廓线的精度除了825~875 hPa, 其他范围均高于背景廓线的精度, 因此FY-3C/MWHTS观测亮温的反演结果可进一步提高预报廓线精度.     

静止轨道微波卫星热带气旋观测数值模拟及时空分辨率分析:以台风“菲特”为例

观测热带气旋所需的空间分辨率以及识别出变化所需的时间分辨率对于用于观测热带气旋的辐射计的指标设计有重要意义.利用美国国家环境预报中心6 h全球最终分析资料作为初始场, 通过中尺度数值天气预报模式输出不同时刻水凝物含量和温湿度廓线等参数, 使用欧洲中期数值天气预报中心发展建立的快速辐射传输模式输出亮温, 分析了不同时刻及不同空间分辨率下氧气吸收频段和水汽吸收频段的静止轨道探测模拟亮温.结果表明:热带气旋等级越高, 观测的空间分辨率需求越高, 氧气吸收频率、水汽吸收频率、窗区频率对空间分辨率敏感度依次增大; 短时间内低等级热带气旋的观测时间分辨率需求越高, 水汽吸收频段探测频率所需时间分辨率高于氧气吸收频段.     

风云三号A星微波湿度计数据处理与应用

主要介绍了风云三号A星（FY-3A）有效载荷之一——微波湿度计的结构、运行状态以及数据接收和数据处理的具体形式。利用神经网络算法建立反演模型,并与国外已经业务运行的先进微波探测单元B型（AMSU-B）比较,性能相当。反演北京地区2008年7—12月相对湿度和水汽密度廓线,对比探空数据,分析反演均方差。同时,分析了台风到来时不同通道的亮温显示结果,从而证明：风云三号微波湿度计不仅能全球范围内探测大气水汽等相关信息,同样在台风、热带气旋的检测和判断未来的走势中也发挥了重要作用。     

亚毫米波冰云成像仪通道选择

依据冰云参数的多极化多散射大气亚毫米波辐射传输模型,分析了100 GHz~1 000 GHz频段内大气卷云吸收的特性,通过通道频率和带宽的不同设置,确定亚毫米波冰云成像探测仪包含15个通道,频率覆盖范围为118 GHz~900 GHz,建立其与遥感器通道灵敏度、定标精确度、不同地理位置和海拔高度上对流层卷云中冰水总量、冰晶粒子尺寸、形状、方向性等反演参数的约束模型,为设计和研制用于测量冰云参数的星载亚毫米波成像仪提供理论分析和仿真验证。     

新型地基大气廓线微波探测仪及其参数反演

介绍的新型地基大气廓线微波探测仪样机,对进口并普遍使用的MP3000地基大气探测仪进行了结构创新,采用温度廓线测量的V波段（50~59 GHz）和湿度廓线测量的K波段（22~31 GHz）,每个频段采用7个通道。与MP3000不同,采用独立反射面,而非共享反射面的形式。接收机采用直接检波方式,而不采用超外差检波方式,避免了接收机下变频部分,结构上更简单,空间分辨率更高,维修更容易。这种新型设备具有体积小、质量轻、空间分辨率高和非线性误差低的特点。利用辐射传输方程和已知探空资料相关数据,计算各通道加权函数,计算各通道亮温,采用神经网络算法进行大气温度廓线的反演,结果证明,此样机在结构改进的基础上完全满足地基大气廓线仪结构简单,对时间分辨率和空间分辨率,温度廓线反演结果达到预期要求。