基于地基微波辐射计的大气参数廓线遥感探测

介绍了实时连续遥感探测大气温度廓线、湿度廓线和液态水含量廓线的地基微波辐射计。通过无线电气球探空测量的温度、湿度廓线、太阳辐射计测量的晴天水汽总量与微波辐射计探测结果的对比,证明该微波辐射计可以可靠地探测大气温度、湿度和水汽总量。通过对两个典型天气事件微波辐射计的观测数据分析表明：微波辐射计还可以监测云和天气变化的过程信息。     

基于微波高光谱技术的数据仿真及参数反演研究

发展高光谱微波辐射计对于提升大气参数反演精度具有重要意义。利用微波辐射传输模型mpm93以及BP 神经网络方法分别构建正演上行辐射亮温和反演大气温度廓线的模型,并研究了晴空条件下高光谱微波辐射计反演大气温度廓线的精度。54～58 GHz、64～68 GHz 在氧气吸收波段选取80 个通道作为高光谱通道,基于2015 年5～12 月昆明的探空资料进行正、反演仿真实验。选取微波成像仪/ 探测仪(SSMIS)的9 个温度探测通道进行对比实验,评估分析反演效果。实验结果表明:在大气3～10 km 高度范围内,高光谱通道的反演精度较SSMIS 提高了0.3 ～0.6 K;在0～3 km 高度范围内,反演精度提高了1 K。     

新型多通道微波辐射计及大气观测分析

MWP967KV型微波辐射计是国内第一台自主研发的地基多通道微波辐射计,能够接收和精确测量5毫米和13毫米波段大气辐射强度,可以实时反演出从地面到垂直10km上空高分辨率的大气温湿廓线,而且能探测路径气柱上的水汽和液态水积分总量。本文介绍了MWP967KV型微波辐射计的主要功能、工作原理,并与进口辐射计在不同天气条件下的输出数据进行了对比,结果表明该设备具有优良的工作性能。     

QFW-6000型地基多通道微波辐射计及典型天气过程观测结果分析

QFW-6000型微波辐射计是中国电波传播研究所自主研发的地基多通道微波辐射计,可实时监测大气柱积分水汽量、大气柱积分云水含水量,实时输出0-10km高度的高分辨率大气温湿廓线。本文介绍了QFW-6000型微波辐射计的主要功能、工作原理、大气参数建模方法,通过与气象探空数据及参考文献中MP-3000输出结果的对比分析,以及典型天气过程下的观测结果的分析,表明该设备具有优良的工作性能。     

利用温度权重函数反演大气温度廓线的相关理论研究

要利用温度权重函数反演大气温度廓线,首先要了解相关概念和理论。本文的主要研究内容是地基双通道微波 辐射计在大气温度廓线遥感和反演中的相关理论：5mm频段氧气吸收带的吸收特征;微波遥感大气温度辐射方程特性; 大气透过率和权重函数的计算。得出了上行和下行大气辐射方程温度权重函数的特性、不同观测高度和观测角度的大气 透过率、地基微波辐射计的权重函数。     

地基多通道微波辐射计大气廓线反演方法研究

本文讨论了35通道地基微波辐射计反演温度、水汽廓线的BP神经网络反演方法,对神经网络的层次结构、样本选择、训练方法等进行了分析,并将反演结果与探空数据进行了比对,分析了误差产生的原因。结果表明,BP神经网络反演的廓线数据具有很好的精度,满足实际使用要求。     

基于微波辐射计进行海雾监测

QFW-6000型微波辐射计可连续监测大气温度和湿度廓线,并实时输出大气水汽含量和液态水含量等信息。本文介绍了海雾的形成条件和观测手段,并详细阐述基于QFW-6000型微波辐射计进行海雾监测的方法,通过海雾生消过程下的观测结果分析,表明该设备具有优良的海雾观测能力。     

地基红外高光谱遥感大气温湿廓线反演研究综述

作为气象学和气候学研究的重要参量,温湿廓线在辐射传输过程、层结稳定度、对流有效位能、降水过程以及云的形成和演变过程中具有重要作用。目前,对大气温湿廓线的遥感探测主要有激光雷达、微波辐射计以及红外高光谱分辨率探测器等探测技术。总结了地基红外高光谱遥感大气温湿廓线在仪器、反演算法等方面的研究进展,重点介绍了统计反演算法和物理反演算法的基本原理,具体分析了不同算法在反演精度、稳定性和计算时间等方面的技术特点。最后,对目前地基红外高光谱遥感大气温湿廓线反演中存在的问题及未来的发展趋势进行了探讨。     

大气气溶胶对用红外窗区通道遥感陆面温度的影响

分析了大气气溶胶对红外窗区通道辐射传输的影响,考察了在用红外窗区通道反演陆面温度中,大气温度和湿度廓线没有误差时,大气气溶胶的不确定性对反演精度的影响,以及大气温度、湿度和气溶胶同时有偏差对地面温度反演精度的影响。     

大气气溶胶对用红外窗区通道遥感陆面温度的影响

分析了大气气溶胶对红外窗区通道辐射传输的影响,考察了在用红外窗区通道反演陆面温度中,大气温度和湿度廓线没有误差时,大气气溶胶的不确定性对反演精度的影响,以及大气温度、湿度和气溶胶同时有偏差对地面温度反演精度的影响.     

FY-4A大气垂直探测仪 (GIIRS) 温度探测通道优选

针对中国第二代静止气象卫星风云四号(FY-4A)的干涉式大气垂直探测仪(GIIRS),从信息容量的角度,运用分步迭代法,以及精确型辐射传输模式LBLRTM,进行温度探测通道优选试验。计算得到在全球范围反演温度廓线的56个优选通道以及FY-4A探测范围的58个优选通道,所选通道自身信息容量较高,相互之间相关性小,可应用于大气温度廓线反演和数据同化研究。     

地基微波辐射计Tipping定标效果及误差分析

地基多通道微波辐射计采用了Tipping定标方法来实现自动定标,它是维持微波辐射计观测亮温数据可靠性的重要措施之一。为了说明Tipping自动定标过程,从Tipping标定的原理出发,详细介绍了微波辐射计Tipping自动定标过程及使用条件,同时对定标误差的基本来源进行了定量分析。最后利用微波辐射计实际观测资料进行了Tipping定标试验,并利用探空资料对Tipping定标效果进行了对比验证。结果表明Tipping定标方法使得亮温定标精度小于1 K,能够有效提高亮温观测精度和湿度廓线的反演效果。该方法对微波辐射计亮温数据观测的长期稳定性有着显著的作用。     

高光谱分辨率资料通道选择方法研究

从用经典物理法反演大气参数的误差分析角度出发,利用贝叶斯原理探究了通道特性、背景误差、观测误差和仪器噪声等在反演大气参数时对反演精度的影响,提出了一个定量衡量通道对反演大气参数精度的贡献指标。以此指标为准则,对用高光谱分辨率资料反演大气温度廓线时的通道选择方案进行了设计和论证。以欧洲中心在2012年发射的第二代红外大气探测干涉仪(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer,IASI)为对象,从8461个通道中选出了300个贡献指标最大的通道,并将它们与AAPP发布的应用通道作了比较。结果证明,本文选用的方法在选择反演大气温度廓线的通道时是有效可行的。     

大气探测红外分光辐射计Ⅱ型模样

报道了大气探测红外分光辐射计Ⅱ型(ASIS-2)模样,它具有20个通道,可以从卫星探测大气温度廓线和水汽垂直分布.它与美国TIROS-N/NOAA气象卫星上的高分辨率红外辐射探测仪(HIRS)相比,在光学、电子学和机械等方面都作了改进.其仪器灵敏度优于HIRS-1仪器,而与HIRS-2接近.它具有可增加2个红外通道和多个可见光通道的潜力.     

月表微波辐射对月壤厚度及其物理温度廓线的反演

以中国"嫦娥"1号(CE-1)卫星多通道微波辐射计对月球辐射亮度温度测量数据,选取月球两极、赤道与沿经度150°W作为目标区域,结合月表面地形的数字高程模型(DEM),讨论环形山月球表面(特别是光照度低的两极区域)微波辐射亮度温度的分布。由昼夜温度变化产生的月壤物理温度分布廓线的三层辐射传输理论模型为基础,结合阿波罗登月点月壤厚度测量数据,用CE-1多通道微波辐射观测数据反演与讨论了目标区域的月壤层物理温度廓线及其月壤层厚度。     

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...     

陆面温度的反演算法和大气订正的影响

提出了由卫星辐射测量反演陆面温度的算法,可在不需要预先给定通道的地面比辐射率的情况下,同时确定地面温度和比辐射率。同时,为了了解实际应用这种算法的可能性,在一系列陆面温度反演的模拟试验中,考察分析了在大气温度和湿度廓线有各种不同的误差时大气订正对陆面温度反演精度的影响。结果表明,在大气证正中应用的大气温度和湿度的误差不超过通常由探空和卫星遥感得到的大气温度和湿度的误差时,反演得到的地面温度仍可具有     

用双通道微波辐射计测量反演大气折射率剖面

介绍了利用线性回归法，通过地基微波辐射计实时测量的大气辐射亮温、地面温度和湿度，直接反演大气折射率剖面。给出了实验结果，并与常用的折射率分段统计模式相比较，表明辐射计测量反演方法的精度明显提高。     

基于全链路仿真的静止轨道毫米波大气探测性能

针对我国发展地球静止轨道(GEO)毫米波大气探测技术的迫切需求与实践空白,采用我国候选的GEO实孔大气探测仿真实验研究,对台风场景下GEO观测亮温精度和探测大气温湿廓线精度及其影响因素进行了定量分析与评估。结果表明,辐射计载荷的两个关键要素——天线波束宽度和噪声——对不同频率通道亮温精度的影响程度有较大差异;在当前的GEO辐射计载荷指标下,静止轨道毫米波大气温湿廓线探测精度与极轨相当;GEO新增的可为我国静止轨道毫米波大气探测载荷设计与应用提供理论依据和科学指导。     

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.