由卫星资料估算晴空大气太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论 ,对水汽、气溶胶、臭氧、混合气体等实行辐射参数化处理 ;利用中国探空站资料和诺阿 ( NOAA)气象卫星垂直业务探测器 ( TOVS)资料反演的探空资料 ,由离散纵标法计算了大气各高度上的太阳直接辐射和散射辐射 ,并与此同时的和同站点位置的卫星可见光、红外测值进行统计回归拟合 ,建立卫星测值与大气中太阳直接辐射和散射辐射的计算模式 ,据此可以利用卫星资料估算太阳直接辐射和太阳散射辐射 ,这对于大气环境光学特性和大气环流、气候变化的研究有重要意义。     

卫星探测的大气资料对改进天气预报是渺茫的或是起关键作用?

人们取得卫星探测的大气温度和水汽资料已有20多年了.这些资料遍及全球,因此曾希望从卫星得到的探测资料使全球数值天气预报(NWP)有重大改进.1979年全球天气试验(GWE)期间用所提供的卫星探测资料进行的试验确实表明,它们对延伸预报有正的影响,在南半球尤其如此.令人惋惜的是自GWE以来,卫星探测资料的价值已明显下降了.我认为这在很大程度上是由于模式的改进,亦即与现在的NWP模式的垂直分辨率相比较,卫星资料的垂直分辨率差,而模式在这方面占优势.因为存在小尺度特征(可以由模式分辨的垂直尺度表示)的混淆现象,卫星资料甚至使分析/预报的业务质量有所下降.本文先从历史观点论述卫星探测资料在天气预报应用中价值降低的困境,亦即说明这些资料没有达到预期作用的原因.然后探求为扭转这种局面需要在卫星工艺学和应用技术方面的改进.     

2020年“1·24”广西大范围冰雹天气过程分析

2020年1月24-25日,广西出现近20年来范围最大的一次冰雹天气过程。利用常规观测资料、雷达、卫星以及再分析资料,对此次天气过程进行分析和诊断。结果表明:(1)500hPa宽槽、高空急流、低层切变、地面冷锋以及辐合线相配合提供有利环流背景,异常偏冷的中层导致大温度直减率,大气不稳定增强;(2)深层强垂直风切变、热力不稳定层结以及适宜的0℃、-20℃层高度为冰雹产生提供适宜的热动力条件;(3)对流云团呈“长椭圆”型,具有造成区域性冰雹天气的典型特征,雷达回波图上的回波悬垂结构、超过60dBz的强反射率因子、VIL跃增、持久深厚中气旋以及高层辐散低层辐合等特征,对于冰雹天气的识别和预警具有指示意义。     

2021年11月8日雨雪冰冻灾害天气过程分析

2021年11月7日夜间-9日白天黑龙江省出现大范围雨雪、大风、降温天气。此次天气过程中南部地区雨雪相态转换频繁,出现了罕见的冻雨天气。本文通过对高低空环流演变以及大气温度垂直变化的分析,认为主要是极地冷空气向南爆发的过程中,与低层暖湿空气北上强迫产生斜压不稳定,在地面低压北侧暖锋抬升作用下出现的大范围雨雪天气。分析探空资料可以看出大气边界层起到了冷垫作用,后期地面暖锋沿低层冷垫抬升,大气温度垂直分布出现“上暖下冷”的逆温结构。此外,边界层暖湿平流的输送增加了暖层的厚度,地形影响使“冷垫”作用加强。     

极轨卫星气象资料的接收、传输和处理

卫星气象是以气象卫星为手段,从外层空间遥感探测地球大气参数,从而探索天气、气候及地球环境介质的特征及其演变规律的学科。利用气象卫星不仅可以获取大范围云系分布的定性资料,而且可以得到云顶温度、洋面温度、大气温度和湿度的垂直分布,风向风速以及臭氧总含量等定量数据。     

AMDAR资料的风温信息在机场终端区强对流天气分析中的应用

强对流天气引起风矢量和温度等气象要素突变,影响飞机正常起降和飞行。高时空分辨率的飞机气象资料中继AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay)是天气预报重要的资料源之一,可为机场终端区的强对流天气短临预报提供高时间密度的垂直探测信息。通过白云机场终端区的AMDAR资料,提取三维风矢和温度廓线,制作了风切变和湍流的预警分析图。以2011年4月17日一次广东省的强对流天气过程为例,将AMDAR资料结合雷达、卫星、探空等多源资料进行了分析。研究表明,在AMDAR资料的风矢-时间高度剖面上形成三维预警指示,对机场的强对流预报有指导意义;当1 km以下发生强风切变,对飞机起降威胁严重,AMDAR资料水平风的垂直分布印证了多普勒天气雷达强辐散区的回波特征;高时空分辨率的AMDAR风速和温度扰动,可揭示大气中的风切变及湍流运动。AMDAR资料为保障飞机的安全起降提供了一种实时、密集的垂直观测信息,有助于研发临近预报预警产品,弥补探空资料的不足。     

一次强沙尘暴的近地层气象要素及内部热力、动力结构特征

针对2009年4月23-24日出现在我国内蒙古中西部的一次强沙尘暴天气过程,利用专门组织观测实验得到的加密探空资料、地面自动观测站资料和其他常规观测资料,深入分析研究了此次沙尘暴发生前后及发生期间,近地层气象要素变化及其内部热力、动力结构特征变化.结果表明,1）沙尘暴发生前,大气的温度垂直递减率大,湿度较大,近地层风速小,风向偏东;在沙尘暴发生期间,大气中出现逆温现象,大气湿度很小,各层风速明显增强,风向偏西且稳定;之后,低层温度显著下降,大气湿度迅速增大,各层风速减小,沙尘暴天气结束.2）沙尘暴发生前,大气层结是条件不稳定的,在沙尘暴过境时,低层大气层结是稳定的,在800600 hPa之间大气层结是中性的,此时低层大气干燥,而在沙尘暴移出测站后,湿度明显增大,因此,“3θ”曲线可以为沙尘暴的监测和预报提供一个有价值的参考数据.3）沙尘暴爆发时的螺旋度是所有观测时次中的最大值,螺旋度与沙尘暴的强度在时间上具有良好的对应关系,即螺旋度越大,对应沙尘暴越强.4）此次强沙尘暴的形成与发展不仅受到环境风速的影响,沙尘暴内部的切向旋转速度和垂直运动速度也对其起到重要的作用.     

根据METEOSAT-1卫星的水汽通道资料推算水汽场

1.引言对大气在6.3μm水汽吸收带的放射辐射进行遥感测量,所得资料中含有全球大气水汽分布的信息。TIROS卫星和雨云卫星上都有水汽通道,其辐射探测资料已用于导出全球对流层上层的相对湿度(Moller,1961;Moller和Raschke,1963,1964;Raschke,1966;Raschke和Bandeen,1967;Fritz和Rao,1967),以及研究对流层动力学(Steranka等,1973;Rodgers等,1976;Roulleau,1978)。     

利用卫星云图对中苏边境日降水量的估算

引言本文介绍运用卫星云图资料对中国和苏联上空秋末到初春的降水量的估算方法,所用的资料是诺阿-4号卫星的两种云图。一种是在上午9时左右(当地时间—下同)和下午8时左右分别拍摄的红外云图;另一种是上午9时拍摄的可见光云图。两种云图的分辨率都是2.5公里。做法分三步:(一)在相隔约12个小时拍摄的两张红外云图上划出降水云区的范围;(二)运用专门制作     

甘肃省冰雹天气的卫星云图分析

冰雹是我省主要灾害性天气,用天气图做冰雹预报困难较多。卫星云图能反映云的分布,直观地表示对流发展的程度,为冰雹预报提供了重要的依据。本文根据1973年艾萨-8、诺阿-2卫星云图资料,分析了甘肃省的冰雹天气,总结出冰雹天气的云图特征,指出两类冰雹天气的发展过程,并提出一些预报判据。     

杂多一次漏报中雪的卫星资料分析

利用MICAPS中提供的常规资料、FY—2E标称格式数据资料以及一些卫星资料反演的大气产品,对2017年11月30日21—22时杂多漏报中雪天气过程进行分析。通过MICAPS常规资料的分析可以把握环流背景;利用卫星天气应用平台(SWAP)对FY—2E标称格式数据资料的分析进行对流云的追踪判识及外推,对预报员判断对流云移动方向有较好的指导;而卫星资料反演的大气产品,如云区湿度廓线(HPF)可以估计降水云系所在地点的水汽垂直廓线,降水估计产品(PRE)可以估判地面降水为气象服务提供参考。卫星资料在天气预报中的应用可以一定程度上弥补玉树等高原地区自动站资料缺乏,为今后对流天气的预报服务提供一种新的思路。     

贵阳降雪和凝冻天气的大气层结特征

根据历年气候及探空资料,分析贵阳降雪和凝冻天气的大气层结特征,结果表明:出现凝冻天气时大气中多有逆温层存在,地面气温多在0℃以下,中高层风速较降雪时大;降雪天气时中高层气温较凝冻天气要低,地面气温多在-3~3℃之间;2种天气的大气在垂直方向上均处于比较稳定的状态。     

冬奥赛场卫星和地基微波辐射计气温廓线观测对比和验证

利用探空站数据对北京和张家口冬奥赛场周边地区的地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪资料进行验证分析。选取2020年全年FY 4A大气垂直探测仪资料以及2020年12月至2021年3月期间对冬奥赛事有重要影响的寒潮前后、雾霾和沙尘暴这3种不同天气现象下探测得到的气温廓线数据进行个例分析。结果表明：在晴空条件下，地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪探测大气垂直气温的精度较高，平均相关系数达到0.97，低层大气（500 hPa以下）较高层大气探测结果的一致性较好；大气污染对探测精度产生一定影响，其中PM2.5产生的影响较小，PM10的提高对FY 4A大气垂直探测仪的探测产生较大影响，尤其是发生沙尘暴时，星载探测仪无法对低层大气进行探测。经过对比和验证，卫星探测作为补充探测手段，可以与地基微波辐射计互相补充，尤其是在空间覆盖和时间分辨率上具备一定优势，但在有云和沙尘暴的天气条件下无法对低层大气开展探测；地基微波辐射计可以对一个地点的大气垂直参数开展不间断的探测，与探空站数据的一致性较高。卫星探测和地基微波辐射计均可以为冬奥赛事提供高时间分辨率的探测数据，为数值天气预报提供有力的数据支撑。     

华北地区一次局地暴雪天气过程的诊断分析

应用常规资料、卫星云图和多普勒雷达资料,对2007年春季承德市暴雪天气从形成的大尺度背景、水汽条件、动力条件进行分析。结果表明：东部高压脊的阻挡导致南北低值系统的合并加强,它的移动缓慢造成了这次暴雪天气。低层辐合和低空急流的建立造成大范围的水汽辐合和源源不断的水汽输送,深厚的大气湿层为大的降水提供了有利的环境条件;散度场、垂直速度场、k-螺旋度的高低空配置和时空变化是暴雪天气发生、发展的动力条件。结合红外卫星云图,分析实时的多普勒雷达资料对预测暴雪天气的发展变化至关重要。     

基于HTG-4型微波辐射计的双流机场冬季天气过程分析

利用HTG-4型微波辐射计资料对2018～2020年成都双流机场冬季三次重要天气过程进行分析,结果表明：微波辐射计资料能够反映大雾、霜、积冰三种天气条件下的大气垂直特征及变化趋势,温度数据以及液态水路径LWP对大雾的生消具有很强的监测和预警作用,水汽密度能够帮助预报员提前认识大雾的环境场条件。大气温度数据能够探测逆温层的生消,相对湿度大值区（相对湿度≥85%）可用于判断是否有云,液态水路径LWP的激增对应大雾浓度的增加,但在霜天气情况下一直处于低值。液态水廓线LPR与大气温湿廓线配合可预报或探测空中积冰位置,即大气温度层-10～0℃,且处于高湿区,液态含水量大值区,此时容易造成航空器积冰。     

风云三号气象卫星掩星大气产品精度的初步检验

风云三号气象卫星C星于北京时间2013年9月23日成功发射,其上搭载了中国第一个以掩星方式探测中性大气和电离层大气的民用新型有效载荷——全球导航卫星掩星探测仪(Global Navigation Satellite System Occultation Sounder, GNOS)。GNOS可以接收GPS(Global Positioning System)导航卫星和中国北斗导航卫星信号,进而得到全球范围内的中性大气和电离层大气的探测结果。利用常规无线电探空资料,对GNOS接收GPS信号的掩星探测大气产品(包括折射率、密度、温度以及湿度廓线)进行检验,结果表明:在近地面至25 km垂直范围内,GNOS掩星大气产品折射率廓线和干大气密度廓线的平均偏差在0.5%左右,标准偏差在2%左右;温度廓线的平均偏差约为0.5 K,标准偏差约为2 K;水汽廓线的标准偏差在6 km 以下为0.25—1.0 g/kg。对于风云卫星首次尝试的掩星观测技术,GNOS掩星产品的精度基本达到预定目标,在未来还有改进的空间。     

风云三号卫星红外高光谱探测技术及潜在应用

高光谱大气探测仪具有高光谱分辨率、高灵敏度和高精度光谱辐射定标等特点,在大气温湿度廓线反演、数值天气预报同化、气候变化研究以及大气痕量气体探测等应用上有显著的优势。我国风云三号极轨气象卫星的FY-3A/B/C三颗卫星上成功装载了自主研制的通道式红外探测仪器—红外分光计(IRAS),获取了从可见光到红外波长范围内26个通道的辐射观测,并应用于资料同化、全球大气温度和水汽廓线反演等。从FY-3D星开始将装载红外高光谱大气探测仪以替代IRAS,标志着红外高光谱大气垂直探测系统新纪元的开始。以风云三号卫星红外高光谱大气探测仪为例,介绍了卫星红外高光谱探测技术的进展和地面应用系统预处理过程的关键技术环节,给出了红外高光谱资料的潜在应用,并对在数值天气预报同化和大气探测应用方面的难点问题进行了分析和探讨。     

大气对流边界层中的涡漩结构

大气边界层中存在尺度从几百米到几十公里的大涡漩运动。它们在边界层中动量、热量、水汽等垂直输送中起重要作用。作者从边界层中对流和上部稳定层中波动相互作用的观点，发展得出大涡结构的对流波动理论。根据此理论，大涡的波谱构成主要由上、下层大气中风向、风速、层结以及两层之间的温度跃变等因素决定。本文根据卫星云图和天气资料分析了一次冷空气爆发流经暖洋面上形成云街、对流单体以及它们之间的相互演化的过程，并用对流波动理论，依据各阶段的大气条件计算出它们的波数构成，并得出了垂直速度、辐合带、界面扰动的分布，解释了云街、对流单体的形成、结构及相互转化的原因     

地面微波辐射计与测定区域性降水的初步试验

一、前言 被动式大气微波遥感探测是近十年来发展起来的一门崭新的遥感技术。自1968年以来,卫星运载的微波辐射计在遥感大气温度、云中含水量、降水强度及水汽密度等方面都取得了显著的成绩。与此同时,地面微波遥感探测也获得相应的发展,不仅类似空间遥感可以实现温度、水汽的反演,而且还将大大发挥微波探测雨云的特长,能有效地测得云中含水量、云中温度、以及降水强度等参数,这对云雾物理、人工影响天气的发展必将起到积极的作用。     

气象卫星遥感资料在研究城市气候中的应用

本文应用1987年1、4、7月诺阿-9、10卫星遥感资料分析西安城市下垫面的温度分布。分析结果表明在城市温度场的暖中心与建筑物集中区基本吻合。西安在晴天条件下为中强“热岛”型。