MICROTOPSⅡ手持式太阳光度计海上测量关键技术

海上的大气参数是卫星遥感器进行大气校正所需的重要参数,而手持式太阳光度计的现场测量精度又是能否准确地获得大气参数的重要环节,此环节将直接影响大气参数后期数据处理的准确性与可靠性。文章以MICROTOPS Ⅱ仪器在2002年6月HY-1南海海上试验与2004年3月天津试验的测量数据为基础,针对影响海上测量的一些重要因素与关键技术进行讨论和研究。     

海面状态参数化对海上大气边界层数值模拟的影响研究

由于海上大气边界层的下垫面是复杂多变的海面,因此海面状态的参数化对海上大气边界层数值模拟起到十分关键的作用.采用高分辨率的大气边界层模式进行敏感性试验研究,讨论了不同海面参数化方案对海上大气边界层数值模拟产生的影响.结果表明:几种海面粗糙度参数化方案在中低风速下模拟垂直结构主要的差异出现在边界层和自由大气分界面上;考虑...     

CZT1-2型船载拖曳式多参数剖面测量系统走航测量性能检验及测量数据海上比测

船载拖曳式多参数剖面测量系统是测量温度、深度、浊度、溶解氧、p H和叶绿素等多种海洋环境要素,提供海洋环境信息的重要观测设备。通过对2011年8月在渤海开展的CZT1-2型船载拖曳式多参数剖面测量系统比测试验,研究了该国产设备在渤海海区的适用效果。结果表明,传感器定点比测试验中,温度、盐度等数据的相关系数较好,而硝酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐和氨氮等营养盐的相对误差较大。在海试试验中,船载拖曳式多参数剖面测量系统经过了8 h试验,完成了预期的试验项目,拖体系统(含传感器)和甲板单元工作正常,具有良好的可靠性和环境适应性。本次海上比测试验为船载拖曳式多参数剖面测量系统进行改善、优化提供依据,为其产业化打下坚实的基础,并对海上试验提出了相应的改进建议。     

星载红外辐射计海上辐射校正方法研究

以FY-1D卫星的热红外通道为例,利用2003年黄东海海上试验站点及其周围海域对辐射校正原理进行了分析研究,包括对现场辐亮度的测量、星地光谱匹配、大气辐射传输计算、辐射校正系数获取等方面的研究。     

基于海战环境的大气波导观测方法研究

海上作战一旦遇到大气波导,可使船载电子信息系统之间的短波通信距离增大数倍,同时通信距离范围内的部分区域会出现电磁盲区。该文以海上战场环境为背景,阐述了海上大气波导对未来海上作战的重要性。通过对大气波导的形成机制和影响机理进行研究,系统化概括了蒸发波导、表面波导和抬升波导的观测原理及常用观测方法。通过对比分析传统大气波导的观测方法,发现其在观测手段、观测精度、观测范围和观测成本方面存在局限性。基于此,该文提出一种多物理场协同探测的大气波导观测方法,该方法通过集合海上浮标网、船联网、星联网和岸基网等各类观测仪器和设备,可实时获取海上大气参数,构建海上大气波导预报系统。最终,通过该预报系统可实现海上大气波导大范围、高精度、实时性预报,对海上作战掌握制空权具有重要意义。     

气溶胶的光学厚度与反射率比的处理方法

气溶胶光学厚度与气溶胶反射率比都是大气校正所需的重要大气参数，同时也是海洋水色卫星主要的数据产品，它们的测量精度将直接到卫星数据产品正演的精度和卫星数据产品的应用。文章在简述气溶胶光学厚度与气溶胶反射率比的基本测量原理和处理方法的基础上，结合多次试验数据结果进行简要的评价。     

海上油井密封套管内海水冻胀特性试验分析

1998年首次进行了海上油井密封套管内海水冻胀特性模拟试验,建立了一套各种参数的测量系统.文中介绍了管内海水冻结过程、海水过冷温度、结冰水温、轴向冻胀力以及管体应变测量结果.     

基于探空和SSMI/S资料的AMSR-2海上大气可降水产品检验与评估

利用海岛探空资料和SSMI/S(special sensor microwave imager/sounder)–F16海上大气可降水量产品对AMER-2(advanced microwave scanning radiometer-2)2012年7月—2016年6月的海洋上空大气可降水量产品进行比对检验。结果表明:AMSR-2反演的海上大气可降水量与利用海岛探空资料计算所得值比对的一致性较好,两者之间平均偏差为0.35 mm;2012—2016年AMSR-2与SSMI/S-F16可降水月平均值的分布情况在热带辐合带、南太平洋辐合带和南大西洋辐合带可观测到相似的结构和特征,两者平均偏差为–0.04 mm,标准偏差为1.21 mm。检验的结果证明了AMSR-2反演的大气可降水产品精度满足产品设计指标,而误差分析的相应结论对于未来优化水汽反演算法具有重要意义。     

海上大气表面层风温湿廓线的测量及参量化研究

以渤中８号采油平台为基地，对海上大气表面层的风速、温度和湿度廓线进行了同步测量。据测量数据的统计分析，确定了较好适用于渤海中部大气表面层的大气稳定度函数模式（不稳定状态），从而确定了一种海上大气表面层风湿廓线的参量化模式。依此模式，可由实测风温湿廓线数据计算海－气动量、感热和水汽通量。     

用垂向光学辐照度测量数据计算雾能见度的方法和验证

大气能见度是描述雾的重要物理参数。目前测量大气能见度是采用主动光源测量水平方向的可视距离,本文提出了用垂直方向测量的自然光光学数据计算能见度的方法,该方法通过测量两个不同高度上的谱辐照度,计算谱衰减系数,然后将自然光参数转换为标准光参数,按照大气能见度的定义计算能见度,形成了由垂向光学测量获取大气水平能见度的合乎规范的理论和实际可行的计算方法。在2016年5月5日,作者采用2台光学辐照度计(Trios)和1台能见度仪进行了9h的观测,获得了一个完整的雾生成和发展过程的观测数据,对本文提出的算法进行了检验。针对环境干扰因素可能导致虚报雾的情形,本项研究提出,先从光谱数据本身定性判断是否有雾,再通过本文提出的理论方法计算能见度。研究发现直射光和散射光在594和674nm的特异性,用归一化光谱之差作为判据,成为能见度是否小于2 000m的可靠判断方法。结果表明,光学观测的计算结果在能见度小于1 000m的均方根误差为173m,在能见度小于2 000m的均方根误差为471m。与通常使用的用550nm单一谱段衰减系数计算大气能见度的方法比较,精度有很大提高。尤其对于能见度小于2 000m的情形,与实测能见度有很高的一致性。用垂向光学辐照度观测结果计算能见度是可行的方法。     

气溶胶光学厚度的时空变化

在大气中气溶胶微粒是一种重要的大气微量成分。气溶胶光学厚度也是大气校正所需的重要大气参数，同时也是海洋水色卫星主要的数据产品。由于气溶胶光学厚度的时空变化较大，所以如何准确获取大气校正和卫星数据产品真实性检验所需的气溶胶光学厚度则是至关重要的。在简述气溶胶光学性质的基础上，并结合2002年6月HY—1南海实验数据来阐述现场气溶胶光学厚度的准确获取。     

基于GOCI数据黄海气溶胶光学厚度反演方法研究

气溶胶是研究大气辐射收支的重要参数,确定气溶胶光学特性对于研究气候变化和实现卫星定量遥感有重要意义。针对黄海上空气溶胶反演时存在下垫面背景受到内陆河流巨大影响及吸收性气溶胶干扰的问题,本文提出了一种基于GOCI数据的气溶胶光学厚度反演新算法,利用AERONET数据对比分析了黄海上空气溶胶光学厚度的反演精度,结果表明该算法能较好地反演气溶胶光学厚度,相比业务化算法具有较高的反演精度。     

我国东南沿海区域海表面流场卫星遥感监测

应用MODIS极轨卫星云图资料,进行MODIS资料的数据处理及大气环境参数反演和海表特性反演后,对我国东南沿海区域表面海流进行了监测,建立了集信息综合分析和动态监测为一体的MODIS云图和海表面流场监测系统.实践证明整个系统运行稳定,具有实用性和可扩展性强的特点.     

用于遥感测温的双通道红外辐射计

本文介绍了一种用于遥感温度测量的、且与目前大多数星载红外遥感器波段相一致的双通道红外辐射计。该辐射计采用碲镉汞做为探测器。它可用于温度测量,其同步测量数据可用于星载红外遥感器的定标和数据的真实性检验。本文介绍了总体方案、精度计算及光、机、电和数据处理等部分的设计方法。     

外定标中海面参数对发射率影响研究

星载微波辐射计外定标的关键问题是通过辐射传输方程计算天线入瞳处亮温。根据辐射传输方程,海面成份对亮温的影响包括海面的微波辐射和对下行大气辐射的反射,其中的关键参数分别为海面发射率ep和海表面反射率R。文中对平静海面Fresnel反射率模式和粗糙海面反射率模式进行了研究分析,在此基础上着重研究了海面温度TS、海面盐度SS、海面风速W、以及观测角度θ等物理参数对海面发射率ep的影响,进而分析了这些物理参数的测量误差对亮温的计算精度的影响。     

基于验潮站资料的HY-2A测高数据质量评定

验潮站资料为评定卫星测高海面高度观测值的精度提供了有效途径。基于数据编辑准则筛选出HY-2A数据，通过引入NCEP实时大气压模型，解决了HY-2A卫星任务后期测高数据产品中部分干对流层延迟项和大气逆压校正项不可用的问题。在此基础上，将HY-2A海面高观测值与验潮站数据进行时空匹配，在选取的9个站点上进行了相关系数和标准差计算。结果表明，两者相关系数平均约为0.676 9，最优可达0.898 7，平均标准差为0.089 5 m。整体验证结果表明，HY-2A卫星测高数据质量符合设计指标，达到预期水平，为海洋重力场反演等应用研究提供了新的可靠数据源。     

Pressure image assimilation for atmospheric motion estimation

The complexity of the laws of dynamics governing 3-D atmospheric flows associated with incomplete and noisy observations make the recovery of atmospheric dynamics from satellite image sequences very difficult. In this paper, we address the challenging problem of estimating physical sound and time-consistent horizontal motion fields at various atmospheric depths for a whole image sequence. Based on a vertical decomposition of the atmosphere, we propose a dynamically consistent atmospheric motion estimator relying on a multilayer dynamic model. This estimator is based on a weak constraint variational data assimilation scheme and is applied on noisy and incomplete pressure difference observations derived from satellite images. The dynamic model is a simplified vorticity-divergence form of a multilayer shallow-water model. Average horizontal motion fields are estimated for each layer. The performance of the proposed technique is assessed using synthetic examples and using real world meteorological satellite image sequences. In particular, it is shown that the estimator enables exploiting fine spatio-temporal image structures and succeeds in characterizing motion at small spatial scales.     

An operational satellite remote sensing system for ocean fishery

Ocean environmental information is very important to supporting the fishermen in fishing and satellite remote sensing technology can provide it in large scale and in near real-time. Ocean fishery locations are always far away beyond the coverage of the satellite data received by a land-based satellite receiving station. A nice idea is to install the satellite ground station on a fishing boat. When the boat moves to a fishery location, the station can receive the satellite data to cover the fishery areas. One satellite remote sensing system was once installed in a fishing boat and served fishing in the North Pacific fishery areas when the boat stayed there. The system can provide some oceanic environmental charts such as sea surface temperature (SST) and relevant derived products which are in most popular use in fishery industry. The accuracy of SST is the most important and affects the performance of the operational system, which is found to be dissatisfactory. Many factors affect the accuracy of SST and it is difficult to increase the accuracy by SST retrieval algorithms and clouds detection technology. A new technology of temperature error control is developed to detect the abnormity of satellite-measured SST. The performance of the technology is evaluated to change the temperature bias from-3.04 to 0.05 ℃ and the root mean square (RMS) from 5.71 to 1.75 ℃. It is suitable for employing in an operational satellite-measured SST system and improves the performance of the system in fishery applications. The system has been running for 3 a and proved to be very useful in fishing. It can help to locate the candidates of the fishery areas and monitor the typhoon which is very dangerous to the safety of fishing boats.     

我国海区SeaWiFS资料大气校正

利用光谱辐射传输理论，结合海上同步实测资料，开发出我国海区SeaWiFS资料大气校正模型。经卫星资料处理结果比对，本模型在一类水体，基本消除了412nm和443nm波段离水辐射率小于0的现象；在二类水体，利用临近一类水体的大气条件进行了有效的大气校正；同时建立了670nm,765nm,865nm波段的大气校正模型，这三个面适用于高浓度悬浮泥沙的信息提取。本模型用于处理我国海区的SeaWiFS资料比美国NASA模型更适合我国海区特定的大气和海洋环境，为SeaWiFS资料海洋水色信息提取和我国海洋一号（HY－1）及风云一号（FY－1C）卫星资料的大气校正研究提供了技术基础。