月球南极的微波辐射分布与异常

对南极的探测是几乎所有月球卫星探测任务的重点目标之一.其目标意在利用该地的光照资源和可能存在的冰为今后建立月球基地提供条件.利用多层微波辐射传输方程模拟并分析了多种影响因子对月壤微波亮温的影响.使用“嫦娥一号”微波探测仪（CELMS）所获得的观测数据研究了月球南极的微波辐射分布规律.在分析其普遍规律的基础上,研究了具有异常微波辐射特征的地区.月球极地微波亮温呈现规则环状分布,从赤道向两极递减.分析认为,在赤道月壤内温度梯度较大,越向两极月壤内的平均温度梯度越小.随着频率降低,白天夜晚的亮温差也逐渐降低.据此制作了两极月球亮温分布图.研究发现,微波亮温的变化在南纬85°以后逐渐与高程变化同步.这一现象与太阳照射月球的角度有关,并指示了南极月壤温度的冷热分布.所提取出的异常冷点分布是永久阴影区的搜索方向,异常热点则标志着该地有丰富的热量资源.     

受载煤体变形破裂微波辐射前兆规律的实验研究

对煤体在单轴压缩条件下的微波辐射效应和规律进行了实验研究.实验结果表明,受载煤体具有微波辐射效应,在煤体的变形破裂过程中伴随有6.6 GHz微波辐射信号产生,其前兆规律具有3种类型.基于电介质物理学对实验现象进行了解释.在单轴压缩实验中,煤体的亮温最大变化值为1.9～2.7K,这表明煤体的微波辐射特性明显优于红外辐射特...     

FY-3卫星监测四川芦山地震前后热异常

利用中国FY-3气象卫星资料,通过分析多种仪器的亮温数据,对2013年四川芦山MS7.0级地震进行了再研究。结果表明：中国FY-3卫星星载多探测仪器,可用于立体监测地震多发区域,红外和微波亮温震区异常明显,能部分解释大地震前热红外异常的多种观点,说明FY-3卫星对地震预测具有一定的实用性和参考作用。     

基于FY-3C微波成像仪的沙漠地表发射率反演

地表发射率是地表的固有属性,也是反演地表信息和大气温湿度廓线的重要参数.为了获取准确且具有具体物理含义的沙漠地区微波地表发射率,首先选取塔克拉玛干沙漠部分地区为反演区域,根据二元函数泰勒定理,推导了该地区的微波地表发射率与地表温度、地表湿度的线性、非线性函数关系.其次,利用最优控制原理,结合FY-3C微波成像仪的观测亮温资料与辐射传输模式(CRTM)模拟亮温数据,构建了沙漠地区微波地表发射率的线性与非线性反演模型.通过对比发现,利用线性和非线性反演模型得到的地表发射率不仅提高了反演区域亮温的模拟精度,而且模拟亮温的变化趋势也与观测更吻合.最后,对地表发射率的线性和非线性反演模型进行了不同时间与空间上的独立性检验,结果表明:除了反演区域外,在整个塔克拉玛干沙漠地区,两种模型反演的地表发射率仍比原地表发射率模拟亮温更接近观测.总的来说,线性和非线性反演模型对沙漠地区的微波地表发射率反演均具有一定的有效性和普适性,且非线性反演模型优于线性反演模型.     

卫星热红外遥感在火山活动性监测中的应用

介绍了卫星热红外遥感在国内外火山监测研究中的应用现状,结合热红外遥感在地震中的应用成果,对利用卫星热红外遥感监测火山活动的可行性及方法进行了探讨,提出通过火山区热红外亮温旬变、月变和年变模型扣除地形地貌、岩性、植被等地表环境因素的影响,通过火山区和邻近参照区红外亮温差值运算扣除气象因素影响的火山活动性热红外异常提取方法。并以长白山火山为例,利用1999、2003和2004年的NOAA卫星影像资料,对长白山火山及周围地区的热红外影像特征进行了分析解译,对长白山火山区与外围参照区的红外亮温年变差异进行了统计分析。结果表明:1)长白山火山区的红外亮温分布特征在空间上主要受地形控制,总体表现为以天池为中心,向外围逐渐升高的漏斗状,天池则是低温背景上的明显高温标记。在时间上,长白山火山区红外亮温的演变过程主要受季节变化的影响,具有明显的夏高冬低年变特征。2)相对于1999年,2003和2004年长白山火山区均显示出明显的升温趋势,升温幅度可达2K左右。我们认为这可能是近年来天池火山活动性逐年增强的反映。这也意味着利用卫星热红外遥感监测火山活动性将是行之有效的新途径,也是值得深入研究的课题     

地震活动热红外异常的影响因素分析

对地表热红外辐射的基础理论和各类地物的热红外辐射特性进行了简略介绍;对地形地貌、地物类型和气象等非震因素对地表热红外辐射的影响及地表热红外亮温的时空变化特征进行了详细的分析;对各类非震因素的去除方法进行了探讨。初步认为,充分研究活动构造区带在各类非震因素影响下的热红外影像特征,掌握无震条件下的红外亮温时空演化过程,建立红外亮温变化的基准模型及各类非震因素的扣除模型,将有可能较好地排除非震因素的影响,检测出与地震活动有关的热异常。     

震前卫星红外亮温异常时空演化特征分析

主要利用统计方法建立红外亮温背景场及异常检测模型,来提取2012年华北地区的红外亮温异常信息,并对2012年唐山4.8级地震和宝坻4.0级地震前的异常演化过程进行分析研究。结果表明:背景场方面,红外亮温的多年月背景场具有夏高冬低的年变特征,符合季节变化规律,红外亮温与高程呈负相关关系;基于历年同期亮温偏移指数K值方面,2012年5月28日唐山4.8级地震震前在唐山断裂带以南存在明显强烈的K值异常,在震前8小时达到最大约3.3。6月18日宝坻4.0级地震在震前也存在红外亮温异常现象,但是较弱。     

福建地区MODIS卫星热红外资料异常分析

根据MODIS卫星热红外数据,利用透热指数法和亮温增温异常点比值法,分析福建地区地震震前的热红外时空异常变化,发现透热指数与福建地区中等地震有较好的对应关系,而地表的亮温增温异常区与未来发生的地震震中较为接近。     

2010年西藏聂荣MS5.7和MS5.5地震前后热红外异常分析

选取2010年3月24日西藏聂荣M_S5.7和M_S5.5地震前后的中国FY-2E静止气象卫星热红外遥感亮温和长波辐射数据, 对红外辐射数据采用阈值法进行去云预处理, 基于Morlet小波方法计算地震前后的红外辐射功率谱变化, 探讨地震前后红外辐射异常演变规律及特征。 研究结果显示, 西藏聂荣地震前出现了亮温和长波辐射异常增强现象, 并且其异常持续时间和主要异常区域基本一致, 但亮温的异常幅度大于长波辐射的异常幅度。 本研究对于该区域利用热红外遥感数据进行地震研究具有重要的参考价值和意义。     

基于Diviner红外亮温数据的月球赤道地区温度廓线模拟

以Diviner红外亮温数据为基础,结合半有限固体的热传导模型,模拟了月壤温度廓线并分析了影响月壤温度廓线的三种因素,为"嫦娥"卫星微波探测仪数据稳定性分析提供可靠依据.利用Diviner通道7红外亮温反演月表温度,代替月表辐射热平衡模型求解月表温度的过程,减少了由于辐射热平衡模型中月表太阳辐照度理想假设引起的误差.通过月壤逐层迭代10000次月球昼夜周期,月球赤道地区6.0 m深月壤底面温度趋于246 K,与以表面辐射热平衡为条件的底面温度模拟值250 K近似.基于Diviner实测数据的月表温度与辐射热平衡模型模拟月表温度对比结果为:赤道地区Diviner实测表面温度比模拟值差异主要分布在月球白天,在受月表地形起伏影响较大的月球昼夜交替的时间段更为显著,约50 K;在月球夜晚,两者差异约2 K.利用Diviner数据与热传导模型模拟得到的月壤温度廓线可当作月壤温度廓线的真实值,作为进一步分析"嫦娥一号/二号"微波探测仪数据的依据.     

地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究——以2001年昆仑山8.1级地震为例

以 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山 8 1级地震为例 ,运用月均亮温点对点差值分析法和断裂带内外亮温差值分析法 ,研究了活动断裂与震前红外异常的空间关系及发震断裂上震前卫星红外异常的时间演化过程。研究发现 :震前月平均亮温相对于 2 0 0 0年同期平均亮温的增温区沿发震断裂呈条带状分布 ;从震前 1个半月的 2 0 0 1年 10月开始 ,断裂带内外的相对温差发生明显变化 ,断裂带内的平均亮温与其外围的平均亮温差从 - 2℃增加到 1℃ ,相对增温幅度达 2～ 3℃左右 ,地震之后相对温差又回到正常状态。由此可见 ,震前卫星红外增温与东昆仑断裂带存在着明显的对应关系 ;地震前沿断裂带的红外增温大于其它地区。断裂带内外亮温差值分析法是定量研究红外增温与活动断裂的时空关系、挖掘震前增温异常的有效方法     

利用卫星热红外观测地球排气现象的一次尝试

一些研究者认为地震前卫星热红外增温与地球排气有关。因此 ,能否在卫星影像上观测到排气现象就成了一个关键问题。作者选择了 2个确实发生排气现象的地点 ,一个在发生了高压高浓度井喷的重庆开县事故现场 ,另一个在昆仑山口西 8.1级地震后持续排气的震中附近。分析了排气发生前后的卫星热红外影像特征 ,获取了排气过程在热红外影像上的异常反映 ,进而对地球排气现象及其用卫星热红外监测的可行性进行了一些初步探讨。结果表明 ,井喷事故冒出的气体和气体点燃后产生的大火均在热红外影像上有明显的反映 ,可以用热红外遥感探测得到。而昆仑山口西 8.1级地震后沿断裂带的冒气现象在热红外影像上反映不太明显 ,靠目视解译很难发现与冒气有关的影像异常 ,但从亮温值的对比分析看 ,无论是震前的 1 999年还是震后的 2 0 0 3年 ,地面冒气地点的亮温值均较周围略偏高     

活动断裂带的地形地貌差异与红外亮温年变特征的研究

利用NOAA卫星夜间第五通道红外影像和数字高程资料,以青藏高原北部的东昆仑断裂、阿尔金断裂和祁连山-海原断裂为例,定量分析了在地震活动相对平静的年份内活动断裂的地形地貌差异与红外辐射的动态变化.研究结果表明,断裂两盘的垂直升降差异是导致活动断裂红外亮温差异的主要原因,地形与红外亮温保持了良好的负相关性,并且这种负相关性与气温垂直递减率基本统一,这说明提取震前红外辐射异常时首先应考虑剔除区域气候的影响.此外断裂两侧的岩性差异、水系分布以及人文环境等地形地貌因素对断裂带的红外亮温也产生一定作用.对活动断裂进行红外辐射亮温年变形态的研究,能为有效提取震前红外辐射异常积累一些有意义的经验和认识.     

微波遥感技术在岩石力学中的应用

在岩石加载直至破裂的过程中，对岩石的微波辐射进行了遥感观测研究．使用的微波辐射计的波长为8 mm，2 cm和10 cm．对13种岩石进行了实验．实验表明，在岩石加载过程中，岩石的微波辐射亮度温度随应力的增加而增加．岩石临破裂前微波辐射亮度温度加速增长．这一现象可以看作岩石破裂的一种新前兆． 过去在岩石破裂的红外遥感观测实验基础上提出的遥感岩石力学(或遥感岩石物理学)的概念，由于本实验的新结果扩充了它的内容，由红外遥感扩充到微波遥感，从而也扩大了遥感岩石力学在地震预报研究和岩爆预报研究中的应用前景．      

饱和南京细砂永久应变势模型的试验研究

土单元永久应变势的预测模型是土动力学的重要研究内容之一。现有的土单元永久应变势模型没有反映振动孔压增长的影响,难以合理解释地震动作用引起的饱和砂土地基永久变形一般是由土层软化或再固结变形所致的机理。基于饱和南京细砂永久变形动三轴试验结果的有效应力状态分析,研究了试样的永久变形与振动孔压增长的关系,建立了一个能反映振动孔压增长影响的土单元永久应变势模型,给出了土单元永久应变势的数学表达式,分析了土单元永久应变势模型参数的影响因素。初步的验证性试验表明:模型预测与试验测得的试样永久应变势与振动孔压增长曲线比较接近,说明该模型具有一定的合理性。     

利用海面全极化微波辐射获取毛细重力波谱的研究

通常利用双尺度模型计算海面微波辐射的原则是, 先计算大波斜率密度函数对电磁扰动权函数的影响, 再引入海面毛细重力波谱的效应. 电磁扰动权函数与海面毛细重力波谱无关, 而且海浪长波谱和毛细重力波谱可以根据分界波数分开计算; 依据这一点, 推导并获得了一个简单的计算海面微波辐射的新模型. 依据该模型, 海面微波辐射可以表示为电磁扰动权函数对海面曲率谱的积分, 其优点是电磁扰动权函数和海面曲率谱对亮温的作用可以进行分解研究. 基于该模型, 进一步讨论了利用多频全极化辐射计反演海面毛细重力波谱的可行性.     

FY-2D红外亮温模拟及对WRF模式云预报误差的响应

基于WRF和RTTOV模式实现了FY-2D红外模拟亮温图的制作,侧重分析了WRF模式微、宏观云参量模拟误差对FY-2D红外模拟亮温精度的影响.结果表明,在0~48h模拟时效内,本文模拟亮温的均方根误差基本上控制在10~27K,好于以往20~40K的研究结果;在0~24h,各通道模拟与观测亮温值的相关系数均大于0.5;相比其他3个通道,水汽通道模拟性能比较稳定,效果最好.4种云微物理方案的模拟结果均显示云区亮温模拟值偏大,云系分布不够饱满,尤其是在台风区;其中THOM方案的模拟效果最好;数值范围253~273K是各方案存在偏差最大的区间.微观方面,THOM方案的雪水物质混合比远大于其他方案,提高云微物理方案中云中固态水的生成效率或保有量是有必要的,但对亮温模拟影响不大.宏观方面,本文云量诊断方案获得云量数值偏小,对高云诊断方案的改进十分必要,选取精准的云量诊断方案更有利于提高模拟精度.研究结果可为预报员研判未来天气提供了一种更直观的参考资料,也可为开展FY-4红外模拟亮温图制作奠定了技术积累.     

昆仑山口西8.1级地震红外异常的新认识

对东昆仑断裂卫星红外影像的地貌特征进行地学理解的基础上,对2001年昆仑山口西8.1级地震前后的红外图像进行了进一步分析;利用红外图像差值剖面线分析法,将地震前后的遥感图像进行灰度值差分处理、红外亮温变化检测,然后对断裂带的不同段落进行红外亮温值剖面线分析。结果发现:(1)震前10天左右在东昆仑断裂带的西段区域出现明显的增温异常,震前7天出现奇特的异常云,这可能是深部上涌的气体导致的蒸发致冷效应,应是一种地球内部热动力作用引起的地球排气现象;(2)图像差值剖面线分析结果显示震前2天红外增温异常集中在两个区域:一是主震震中所在的布喀达坂峰附近;二是在宏观震中附近的库赛湖地区。与前人的研究结果相比,本文发现的异常其时、空特征更突出,可能有一定的临震指示意义。     

ASAR和TM数据协同反演植被覆盖地表土壤水分的新方法

考虑到主动微波和被动光学遥感数据反映地表土壤水分的各自优势,提出一种ASAR数据和TM数据协同反演植被覆盖土壤水分的半经验耦合模型.该模型通过简化MIMICS模型,将研究对象分为植被冠层和土壤层两部分,模拟了冠层叶片含水量与单位体积内植被消光系数,后向/双向散射系数的经验关系,减少了模型的输入参数,使模型最关键的输入参数为光学易于反演的叶面积指数LAI.LAI采用PROSAIL模型进行反演,实现微波和光学模型的耦合,并引入植被均方根高度（Sveg）来修正冠层重叠造成的雷达阴影效应,然后对半经验模型的系数进行了参数敏感性分析,发现在LAI较小时（LAI≤3）,模型更为适用.最后,选用甘肃黑河试验区的TM,ASAR数据,利用耦合模型生成了研究区土壤水分布图,并利用地面实测数据对该耦合模型和MIMICS模型进行比较验证.结果表明：通过对雷达阴影效应的校正,该模型反演的地表土壤水分与实测值的平均相对误差Er从17.6%减小到10.4%,RMS从0.055降低到0.031g/cm3.同时,耦合模型的反演效果明显好于MIMICS模型单独反演的结果（Er=22.7%,RMS=0.068g/cm3）;表明在LAI较小的区域,该主被动遥感耦合模型能有效的反演土壤水分,取得较好的反演精度.     

CSAMT勘探中场区、记录规则、阴影及场源复印效应的解析研究

由矢量位导出均匀大地表面上水平接地谐变电偶极子地下电磁场的闭合表达式, 将地层波和地面波显式地区分开来, 据此定义了与远区场和近区场对应的地面波区和地层波区. 对长期困扰CSAMT勘探工作者的记录点问题、阴影和场源复印效应问题给出了物理解释. 由地层波与地面波之比给出了定量划分场区的方法, 每一场分量最佳记录规则下的条件和判断是产生阴影和场源复印效应的前提. 山西沁水盆地CSAMT勘探覆盖点的推断结果表明, 阴影和场源复印效应是由地层波所携带的源与观测点之间、源下方真实地质情况的信息决定, 是可以利用的.