利用NOAA卫星HIRS探测器监测东亚地区辐射收支的研究

地球－大气系统的辐射收支是描述地球和宇宙空间能量交换的重要参量，也只有从卫星平台才能直接观测大气顶的地球－大气系统的辐射收支。目前，长期的地－气系统射出长波辐射序列资料是从美国ＮＯＡＡ极轨业务气象卫星的甚高分辨率扫描辐射计测量中计算的，精度不能满足气候监测的要求。本文根据美国ＮＯＡＡ卫星高分辨率红外大气探测器（ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｎｆｒａｒｅｄＳｏｕｎｄｅｒ，缩写为ＨＩＲＳ）测量资料，研究了从中推算地球大气系统辐射收支的方法，并对计算出的１９９１年１月份东亚地区的地－气系统的辐射收支各参量、白天和夜间射出长波辐射差别分别进行了对比分析。结果表明，此方法计算的辐射收支分量，能揭示云和地球－大气系统的辐射分布特征及其分布细节，是进行区域气候研究的有效资料。     

地球辐射收支卫星观测的进展

一、引言地球-大气系统(此后简称地气系统)与宇宙空间的辐射能交换是影响地球气候演变和异常的决定因子.所以地球辐射收支(ERB)一直是气象学家十分关注的问题.在卫星时代之前,对ERB的研究是以辐射传输理论为基础,利用常规气象观测资料,在一定条件下估算半球或全球的辐射平衡.但是,由于人们对辐射在大气中传输过程认识的局限性和常规观测资料的不足(特别是在荒漠和广大海洋地区),对ERB的估算不可避免地包含较大误差.     

由GMS卫星资料获取我国夏季地表辐射收支

地表辐射收支是一个重要的基本辐射参数，本文导得卫星可见光和红外波段测值与地表辐射收支的基本关系，据此利用GMS静止气象卫星可见光和红外通道数值化资料和地面辐射收支观测资料，建立了几个由卫星资料估计地面辐射收支的模式，选择效果最佳的一种模式，通过内插方法求取全国辐射收支分布，回归效果与实测结果比较表明，方法有实际应用价值。     

地基微波辐射计工作环境对K波段亮温观测影响

该文研究地基微波辐射计天线性能及其工作环境对K波段20~30 GHz亮温观测数据的影响,根据辐射传输理论和天线性能参数分析建立模型,通过模拟计算给出辐射计20~30 GHz波段亮温观测对天线性能及其工作环境的响应,提出针对工作环境温度变化影响的订正方案,并结合观测资料进行分析验证。结果表明:如果辐射计天线增益和3 dB波束宽度决定的等效主波束效率η_e较低,则即使在能够经常进行辐射计系统液氮定标的情况下也必须考虑天线工作环境 (环境温度与辐射计定标时的情景差异) 对K波段亮温观测的影响。对某一辐射计液氮定标后1年多观测资料的订正验证表明:订正效果明显,尤其是在28.0 GHz和30.0 GHz两通道。     

青藏高原地区地-气系统的辐射平衡特征

本文利用1982年8月—1983年7月青藏高原热源野外考察期间的Nimbus7卫星观测资料,分析了高原及其邻近地区行星反照率、大气顶的射出长波辐射和地-气系统辐射平衡的区域分布及季节变化特征以及它们对天气气候的影响。同时配合同期的地面辐射观测资料,讨论了卫星资料与地面实测资料间的相互关系,为探索卫星资料的应用等作了尝试。     

卫星观测的中国区域气候

本文利用美国NOAA卫星系列观测的辐射收支资料(1974年6月—1985年2月)对中国不同气候区有代表性的漠河等10站附近的累年平均净辐射及射出长波辐射的年变化进行分析,发现在不同的气候区域,这二个参数的年变化有明显不同的特征。这说明除了地面观测的气象要素以外,卫星观测的地气系统的射出长波辐射及净辐射可以作为分析区域气候的参数之一。     

第一讲 OLR概述

引言卫星观测的地气系统的射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,简称 OLR),足地气系统辐射收支中的重要分量,也是红外云图的观测基础。早在60年代初,美国第一代试验气象卫星 TIROS 卫星就已开始了红外辐射(射出长波辐射)的观测。但当时观测的水平分辨率低,资料又不连续,只能用于     

MODIS卫星遥感北京地区气溶胶光学厚度及与地面光度计遥感的对比

介绍MODIS卫星遥感气溶胶的方法,利用北京大学地面多波段太阳光度计的观测进行了对比,二者的相关性比较好.给出了描述北京地区气溶胶光学厚度分布的几幅图片.卫星遥感对于更好地研究空气污染提供了一种新手段,卫星遥感的气溶胶光学厚度弥补了地面观测空间覆盖不足的缺陷.卫星遥感的气溶胶资料不仅对全球和区域气候研究而且对城市污染分析提供了丰富的资料.     

利用AVHRR资料分析黑河地区地表特征

本文利用1985年7月13日15地方时过境的AVHRR卫星资料,分析了黑河流域及邻近(150km)~2范围的地表特征。分析给出了该地区太阳可见光和近红外波段的行星反射率以及大气红外窗区亮度温度的空间变化;较详细地讨论了不同区域下垫面的一些辐射特性;最后对比分析了卫星估算和地面观测结果。     

北京晴天紫外波段气溶胶光学厚度反演与分析

利用太阳一大气紫外光谱辐射计(SAUVS)，测量到达北京地表的太阳直接和散射紫外光谱辐射，给出反演大气气溶胶光学厚度的一种方法。结果表明：在紫外波段，大气气溶胶的光学厚度随波长的增加而单调减小，用指数函数可以很好地拟合反演结果。统计得到了3个水平能见度状况下拟合函数的系数值，与全球气溶胶监测网络(AERONET)北京站的资料对比，表明反演结果基本合理。     

中国大气气溶胶辐射特性参数的观测与研究进展

长期系统的气溶胶辐射特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础.本文综合介绍中国大气气溶胶辐射特性观测与研究现状和成果,重点包括以下内容:地面太阳光度计联网观测气溶胶光学厚度、单次散射反照率、尺度谱;从全波段太阳辐射反演气溶胶光学厚度、单次散射反照率;浊度计和黑碳仪测量地面气溶胶散射系数和吸收系数;地基/星载激光雷达观测气溶胶(后向散射系数)垂直分布;极轨/静止卫星遥感反演气溶胶光学特性.     

高被引论文选编

正"风云系列气象卫星"主题来源数据库:SCI-E和CAJD,检索时段:2014—2015年FY-3 VIRR热红外通道在轨辐射定标的评估和校正——Assessment and correction of on-orbit radiometric calibration for FY-3 VIRR thermal infrared channels.Remote Sensing,2014,Vol.6,No.4.风云-3(FY-3)可见光红外扫描辐射计(VIRR),以及它的前身——FY-1 CD卫星搭载的多光谱可见光红外扫描辐射计(MVISR),已经积累了超过14年的全球连续观测。此数据资料对于     

基于光学厚度和有效半径的白天降水云识别方案

基于卫星资料观测和反演降水是当前监测全球尺度降水的主要方式,而其中一大难题就是如何将降水云与非降水云在像素尺度进行有效分离,这也是准确反演地表降水量的基本前提.为建立一套适用于常见星载可见光/红外探测仪器的降水云识别方法,本文利用热带测雨卫星( TRMM)可见光/红外辐射计(VIRS)和测雨雷达(PR)的融合观测资料,...     

全球ITCZ的气候特征研究

热带辐合带(ITCZ)是大气环流的重要成员之一,它的活动与变化不仅对于热带天气,而且对于中纬度地区的旱涝以及全球大气环流的变化都有重大影响。ITCZ最初着重于用风场资料来研究,但由于海洋上测站稀少,往往难于精确地确定。但在这种热带辐合区内一般都伴有对流云雨的发展,所以卫星成为观测ITCZ的很好工具。利用早期卫星测得的云反射的亮度或平均云量研究ITCZ已有不少的工作。但或由于资料年代短,或只局限于某一地区,至今尚无全球范围的比较详细和有代表性     

有云条件下HIRS/3资料的同化及其对“珍珠”台风的影响

卫星红外辐射资料汽接同化容易受到云的影响,大量卫星资料在有云情况下无法直接同化,其原因之一就是初始云结构难以获取.而云结构是同化系统观测算子的重要输入参数,缺乏云的结构信息,观测算子尤法模拟有云环境下的亮温.热带地区以及台风、暴雨等极端天气系统与云密不可分,要改进卫星辐射资料特别是红外资料直接同化的效果,需要获得较高精度的云三维结构.在GRAPES-3DVAR(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统)基础上,结合WRF(Weather Research and Forecasting Model,天气研究和预报模式)对"珍珠"台风云结构的模拟,增加模拟的云参数作为GRAPES-3DVAR同化系统中RTTOV模式(fast radiative transfer model for TOVS,快速辐射传输模式)的输入参数,改进了有云环境下卫星资料直接同化的观测算子,研究了红外辐射资料直接同化的方法,并分析其对"珍珠"台风预报的影响.针对NOAAl6(National Oceanic and Atmospheric Administration,美国国家海洋和大气管理局)的HIRS/3(High Resolution Infrared Radiation Sounder,高分辨率红外辐射探测仪3型)第4-8、10、13 19通道辐射亮温的同化试验表明,结合初始云结构信息改进同化系统观测算子,可以将红外辎射资料的观测信息同化到模式之中,改进台风温度、湿度结构,对短时降水预报有正面影响.     

成都平原农田下垫面地表通量特征及能量平衡分析

地表能量平衡是地-气间相互作用的重要方式,随着涡旋相关技术在物质传输和能量交换研究中的广泛应用,如何评价其观测数据的可信度则变得尤为重要。利用成都平原温江大气边界层观测站2008年观测资料,分析了农田下垫面上能量收支各分量和辐射平衡各分量的特征及变化规律,并运用最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)线性回归方法和能量平衡比率(Energy Balance Ratio,EBR)方法对湍流通量(感热与潜热通量之和)与有效能量(净辐射与地表土壤热通量之差)之间的关系进行了研究,得到了一些有意义的结果。      

我国西北大气沙尘气溶胶的辐射效应

利用HEIFE地面辐射平衡观测资料和同期NOAA-11/AVHRR卫星遥感资料定量估算春季我国西北大气沙尘的辐射效应。大气沙尘减小地面净辐射冷却地面,对地-气系统和大气的辐射效应均与地表反照率有关,严重浑浊的沙尘大气在沙漠为短波加热和长波冷却,在绿洲则相反,但净效应都是加热。文中给出了4月大气浑浊度系数约由0.1增大到0.6,在沙漠和绿洲上空沙尘层（850～600 hPa）内大气的附加短波、长波和净加热/冷却率。     

一种利用天空辐射计反演大气总水汽量的算法研究

传统计算大气总水汽量是利用改进的Langley方法,通过准确测定传感器的光谱响应函数结合辐射传输方程模拟大气中水汽透射比并反演总水汽量。而本文提出了一种根据天空辐射计940 nm通道的太阳直接辐射资料反演晴空条件下大气柱总水汽量的算法,该算法直接根据天空辐射计的观测数据估算了描述大气中水汽透射比的参数(a和b),而不依赖于光谱响应函数的精确测量;反演得到的a和b值包含了观测站温度、气压和湿度垂直廓线的季节变化等信息,不受模式模拟误差的影响。利用2009年3-8月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)天空辐射计资料,用该算法获得了观测时期内大气总水汽量,然后利用同期探空资料反演的水汽量验证天空辐射计反演和微波辐射仪观测的水汽量。结果表明,这两种方法得到的水汽总量都是可靠的。天空辐射计与微波辐射仪、CE318型太阳光度计的反演水汽量表现出较好的一致性,拟合斜率值分别为1.03和1.64,相关系数均0.95,相对误差在2.1%~11.3%范围内。该算法可广泛应用于东亚地区天空辐射计网(SKYNET)对总水汽量的反演。     

EOS/MODIS遥感数据的接收与处理

EOS即地球观测系统 ,是美国国家航空航天局 ( NASA)针对全球变化研究对建立长期的数据采集系统的实际需求而规划实施的计划。地球观测卫星系列是最基本和最重要的环节 ,EOS卫星系列计划由 1 0颗卫星组成 ,并在今后的 1 0 a内陆续发射上天 ,构成连续 1 5 a的数据采集系统 ,其规模在地球观测卫星发展史上是空前的。1 999-1 2 - 1 8,EOS系统的“旗舰” - Terra卫星 ( EOS-AM1 ) ,发射上天。MODIS是 Terra卫星的主要探测仪器 ,也是唯一直接广播的对地观测仪器。MODIS提供了对云、气溶胶、辐射收支平衡 ,以及对通过能量、二氧化碳、…     

青藏高原地表反照率计算研究

根据改进的甚高分辨率扫描辐射仪（ＡＶＨＲＲ）５个观测波段的光谱特征，经多次试验，设计了一组从卫星观测的地－气系统的辐射测值中提取晴空资料的多通道门槛值判识法和提取月平均反照率的合成法；并对１９９２年ＮＯＡＡ－１２卫星获取的ＡＶＨＲＲ资料进行计算处理，分析提取晴空数据，在此基础上按卫星轨道覆盖周期合成计算得到的晴空行星反照率和地表反照率，并且计算了逐月的地表反照率。对计算结果做了初步分析和认真比较。