利用MODIS卷云通道对长江中游一次大雾过程的监测

利用MODIS卫星通道的红外特征,对2009年1月8—11日长江中游地区的一次大雾过程进行了分析。结果表明,由于云、雾、地表所处高度不同,位于水汽的强吸收带的MODIS卷云通道(1.38μm),在辐射传输过程中对水汽吸收的程度有一定的差异,从而导致MODIS接收到这些目标物的反射率差异较明显。其中雾与地表在1.38μm波段的反射率近似相等,而与云则有明显的差别。另外,通过31波段与20波段辐射亮温差的光谱廓线分析,发现云雾的亮温差要明显小于地表。     

云的垂直非均一性对卫星3.7 μm通道反射率的影响

卫星3.7 μm通道被广泛用于反演云粒子有效半径.为了解云的垂直非均一性对该通道反射率的影响,作者基于SBDART辐射传输模式,分别计算了有效粒子半径垂直连续变化分布下和垂直分层均一分布下的3.7 μm反射率.结果表明对于有效粒子半径垂直连续变化分布的云,当云比较薄(光学厚度小于10)时,如果把有效粒子半径垂直非均一的云当作垂直均一的云进行反演,会出现一定的误差,该误差随着光学厚度的增大而减小.当云足够厚(光学厚度大于10)时,该误差小于10％,可以认为此处云粒子垂直结构的变化对3.7 μm通道反射率没有影响.对于有效粒子半径垂直分层均一分布的云,当光学厚度比较大时,只有靠近云顶的“浅层”(即有效辐射层,其光学厚度约为3～10)的云参数变化才能对3.7 μm反射率产生影响.有效辐射层的光学厚度与云上层有效粒子半径、太阳天顶角和卫星天顶角等因素呈反相关,与相对方位角无无明显的联系.     

利用MODIS资料反演兰州地区气溶胶光学厚度

借助6S模式对MODIS的蓝光(0.46μm)、红光(0.66μm)和中红外(2.1μm)通道进行了行星反照率对地表反射率和气溶胶光学厚度的敏感性试验, 并对蓝光和红光通道的路径辐射对行星反照率的贡献做了数值试验; 计算了MODIS的蓝光、红光和中红外通道在兰州市及其周围地区的地表反射率, 检验了Kaufman给出的三个通道地表反射率之间的关系。检验结果表明, 在兰州周围地区蓝光通道与中红外通道地表反射率之间的关系与Kaufman给出的关系比较符合, 对于兰州周围大范围区域都是适用的。利用此关系通过6S模式进一步反演了兰州城市及其附近地区 1×104 km2 范围内的气溶胶光学厚度, 反演结果较为合理。     

基于FY-4A的一种自适应阈值对流云提取算法

以台风"利奇马"带来的强对流天气过程为例，利用FY-4A气象卫星先进静止轨道辐射成像仪的水汽与红外窗区通道亮温数据，对照全国气象雷达组合反射率拼图数据中反射率因子大于35 dBZ的对流云区域，设计了一种自适应阈值对流云提取算法。结果表明：（1）FY-4A气象卫星使用水汽—红外窗区亮温差法提取对流云，其最佳阈值为-2 K，使用该阈值可最大程度地减少卷云噪声干扰，同时可最大化提取对流云的准确率与识别率。（2）该算法通过控制水汽—红外窗区亮温差大于-2 K区域所占云团面积比使其大于80％提取较为完整的对流云，且可进一步过滤卷云等噪声。自适应阈值对流云提取算法原理清晰，操作简单，具有良好的拓展性，可为强对流天气的短临预报等研究提供参考。     

GMS5卫星遥感气溶胶光学厚度的试验研究

通过模拟 GMS5卫星可见光通道的表观反射率 R对不同大气气溶胶模型、不同下垫面反射率以及不同气溶胶光学厚度的敏感性 ,对利用 GMS5卫星资料反演湖面上空气溶胶的可行性进行了分析 ,并结合地面多波段太阳光度计观测数据 ,反演了巢湖上空大气气溶胶光学厚度。结果表明 ,反演所得 0 .5336μm气溶胶光学厚度强烈依赖于湖面反射率的选取 ,通过选取合适的湖面反射率 ,卫星反演的气溶胶光学厚度和地面光度计遥感的月均值相对误差不超过 30 %。     

用红外和水汽两个通道的卫星测值指定云迹风的高度

提出了一种改进的用红外和水汽两个通道的测值指定云迹风高度的算法。利用红外水汽散点图和云迹风本身自动地将有低云的目标区、有半透明卷云的目标区、有密蔽高云的目标区分开。在有低云的目标区和有密蔽高云的目标区用红外一个通道指定云高。在有半透明卷云的目标区用红外和水汽两个通道指定云高。在用两个通道的测值指定云高时，假定卷云高度以上不存在水汽，以红外和水汽两个通道亮温相同这个方程与两个通道辐射测值线性相关的方程联立解出云的高度     

卷云与水云的短波透射与反射特性

利用矩阵算法计算了对不同太阳天顶角下不同光学厚度的卷云与水云,在4π空间内0～360o的不同方位与0～90o不同天顶角下的波长为1.39 μm太阳短波波段的透射与反射,其天顶角间隔为5.6o,方位角间隔为5.0o。可以看出两种云透射和反射辐射的差别及它们随着光学厚度变化而变化的情况。同时,将其与波长为0.55 μm的可见光波段的透射和反射进行了比较。     

利用NOAA卫星的AVHRR资料试分析云和雾顶部粒子的尺度特征

该文利用NOAA卫星的AVHRR资料的通道3（3.55～3.93 μm）数据中所包含的太阳反射光信息,分析了云和雾中粒子的大小分布状况。把分析结果与地面观测资料相对比,发现具有CH3反射率小值的云中大粒子区与降水区间存在一定的关系,CH3反射率大值区与大雾覆盖区之间具有良好对应性。     

基于CERES资料的东亚地区单层卷云物理特性时空分布特征

利用2003-2016年的CERES SSF（Clouds and the Earth"s Radiant Energy System Single Scanner Foorprint） 数据，对东亚不同区域的单层卷云物理特性进行研究。结果表明：（1）单层卷云量在东亚地区为25％-46％，低值区分布在青藏高原和云贵高原；单层卷云云厚多为1.2-2.4 km，除南部地区外，东亚其他区域的单层卷云在冬季较厚。（2）东亚地区单层卷云冰粒子等效半径范围集中在22-32 μm，东部海域年平均值在14年中均为最大。冰水柱含量范围集中在12-30 g/m2，西部地区为主要高值区，14年的年平均值均大于24 g/m2。（3）单层卷云光学厚度的高值区（1.7-2.1）分布在青藏高原及其附近，低值多出现在西太平洋上空。东亚五个子区域的云光学厚度均在春季较大。     

冰云短波辐射特性参数化

该文对卷云和高层云分别构造了15种冰晶尺度分布，3种云高和云厚，总共30种冰水含量、90种冰水程长模式。对尺度小于与大于30 μm的冰晶粒子的单次散射特性分别用表面积等效冰球Mie理论和射线光学理论进行计算。采用delta-Eddington法计算了在4种不同地面反射率下冰云的多重散射辐射传输特性，提出了冰云辐射特性的参数化公式，指出参数化公式可以用于气候模式或大气环流模式。     

气象卫星亚像元火点面积和亮温估算方法

该文给出了利用极轨气象卫星AVHRR多个红外通道资料在不同火点强度条件下估算亚像元火点面积和温度的方法，包括利用牛顿迭代法求解不同红外波段（如:中红外3.7 μm通道和热红外11 μm通道，或短波红外1.6 μm通道和热红外11 μm通道）混合像元表达式建立的二元非线性方程组, 得到亚像元火点面积和温度；通过建立亚像元火点面积和温度与11 μm混合像元亮温增量和11 μm与12 μm混合像元亮温增量差异的关系，以查表方式获得对于相同红外波段不同通道（如11 μm和12 μm通道）亚像元火点面积和温度估算值。     

利用AVHRR数据反演陆地气溶胶光学厚度

开发AVHRR可见光通道反演陆地气溶胶光学厚度 (AOD) 的算法对于研究长时间序列AOD的变化有重要意义。AVHRR由于缺少2.1 μm通道而不能采用MODIS的暗背景算法,该文利用背景合成算法进行陆地AOD反演。背景合成算法是指假设一段时间内地表反射率变化不大且会出现相对清洁大气, 采用最小值合成即可得到地表反射率,再通过辐射传输模式6S制作的查算表查算得到AOD的反演结果。将此算法应用到2009年AVHRR中国部分陆地区域 (15°~45°N,75°~135°E) 得到AOD的时空分布,将反演结果与同期Aqua/MODIS的MOD04 AOD产品进行对比分析表明,华北和华东地区的反演效果较好,西北地区结果较差。以长江三角洲地区为例可知,AVHRR AOD产品与MODIS AOD产品以及AERONET观测的AOD相比相关系数基本在0.6以上,从时间变化规律来看,AVHRR AOD和MODIS AOD产品年变化趋势具有很好的一致性。该文为建立长时间序列AVHRR AOD数据集提供了一个较为可行的方法。     

云地闪初次闪击算法的设计

首先介绍了闪电形成的概念模型,在此基础上提取反射率因子、环境等温层高度、最大反射率因子的对应垂直高度变化和垂直积分液态含水量来构建广东云地闪初生算法.其次,利用2007年广东新一代雷达和闪电定位系统收集的大量强对流资料,对广东云地闪初生算法进行应用评估.对于138个风暴样本,CSI为69％,POD为89％,FAR为25％,空报较多.利用雷达垂直剖面资料分析误差产生的原因.算法漏报有两种情况:一是由于雷达天顶盲区的影响,使得该区域内的风暴垂直探测严重不足;二是环境等温层高度的估算存在困难,实际操作中选择了探空资料-15℃层的平均高度值.空报的主要原因在于一些风暴虽然达到或超过了反射率因子阈值,但是其强反射率因子核区在垂直方向上伸展不够,相对较薄,说明垂直运动不够充分,难以将水凝物输送到较高的环境等温层高度上,从而不会产生闪电.最后,根据误差分析对云地闪初生算法进行改进.一方面增加反射率垂直梯度因子的判别,减少因风暴垂直发展不足所造成的算法空报;另一方面,适当降低环境等温层的高度,选择7 000 m替代此前的7 757 m.再次利用前面构建的强对流资料集,评估算法改进后的效果.改进后的算法在一定程度上控制了空报率,空报单体由此前的31个减少到23个,FAR由25％降低至19％,但CSI则从69％增加到74％.     

卫星遥感人工增雨作业条件 II:层状云

通过卫星多光谱资料的定标,利用可见光反射率、3.7 μm和11 μm辐射亮温,反演了云顶粒子有效半径、云顶温度等云特征参数.运用图像合成技术,建立了反映云宏、微观特征的RGB合成图.利用发展的多光谱云微物理综合分析方法,通过极轨卫星分析了不同过冷层状云及其降水特征,结合增雨假设,总结出适宜人工增雨作业的卫星判据为:云厚大于1.5 km,云顶温度-5～-15℃时,有效半径小于25 μm;或云顶温度-15～-25℃时,有效半径小于15 μm.利用可见光反射率、云顶温度和有效半径多阈值建立人工增雨播云等级和分级显示.通过静止卫星跟踪云系演变,进一步确定播云部位和作业时机,指导人工增雨作业.     

卷云中粒子的密度变化对可见光波段能量传输的影响

本文讨论了卷云冰晶粒子的密度随其尺度大小的变化。及其对折射指数的影响。对该变化所导致的粒子的光散射参数的变化进行了计算。采用Monte Carlo模式，根据观测到的冰晶粒子的数密度，使用不同的粒子密度分布，计算了卷云对0.55 μm波长的入射光的反射和透射率。结果表明，不同的粒子密度假设会导致一定的差别，但卷云中粒子的密度变化对可见光波段能量传输的影响非常小，可忽略不计。     

短波红外光谱土壤反射率的测量

利用DG-2短波红外光谱辐射计，得到了短波红外波段不同含水量下的土壤反射率。分析了土壤短波红外区的光谱特性，表明1.6μm附近有较好的光谱响应，以及该波段反射率与含水量有较好的负相关性的特点。所得结论为气象卫星短波红外区域的通道选择提供了可行性的依据。该实验为卫星遥感数据的处理、分析和判读积累了部分实测资料。     

利用NOAA卫星AVHRR资料分析云的性质

文章利用NOAA卫星AVHRR的通道3（3.55～3.93 μm）、通道4（10.3～11.3 μm）和通道5（11.5～12.5 μm）所在波长上的亮温（BT3,BT4,BT5）以及它们之间的亮温差（BTD34,BTD45）,分析云的性质。分析表明:对于密蔽的云和无云区,通道间亮温差有极小值,在密实的云区BTD34可出现负值;当存在半透明云时,通道间亮温差大;云与背景地面之间温差点聚图的振幅越大,通道间亮温差越大。     

利用三次卷积方法实现新一代天气雷达产品电视播出

针对地市级电视天气预报节目中雷达网制作环节存在的问题,使用VB编程丁具,读取单站新一代天气雷达产品的第19类数据(反射率因子),利用三次卷积插值算法进行放缩,生成可适用绝大多数非编软件播出的带有Alpha通道的TGA文件序列,并且可以通过Alpha通道叠加背景图片或动态视频,实现雷达产品在电视天气预报节目中播出.实践证明,三次卷积插值方法不仅内插精度较高、图像的颜色连续,所得图像质量较其它插值方法明显提高,符合播出标准,而且还能较好地保留图像的高频成分.     

基于FY-3/MERSI卫星资料的霾判识方法研究

选取2015年12月25日及2016年1月18日两次覆盖湖北的重污染天气过程,利用FY-3A(B)/MERSI卫星资料和气象、环境监测资料,应用图像色彩处理技术、可见光近红外通道反射率分析等技术,开展对湖北地区霾的遥感识别研究。研究结果表明:以不同波段进行红绿蓝三通道合成时,霾可以被识别,其中以全可见光模式合成时,霾以灰白色为主,比周围的云雾区略暗;以可见光、近红外、红外三通道合成时,霾以紫色、紫灰色为主,云类识别精细;以可见光、近红外两通道增强显示合成时,霾以紫灰色为主,与晴空地表及云区差异明显,但易将由小粒子组成的薄卷云误判为霾,需通过云顶黑体亮温进行剔除。通过建立红外亮温和可见光反射率识别指标,可将霾与晴空、厚云区区分开来,但很难与低云/雾区进行有效区分,加入对有效粒子半径敏感的近红外通道反射率后,借助两者在粒子大小上的差异,可在一定程度上解决这一问题,并通过地面人工观测资料进行分析验证。     

卫星云图上的卷云云型与晴空颠簸

本文论述了卫星云图上的急流卷云、波状卷云和地形卷云的云图特征,通过对这些卷云的形成过程的分析,提出这些地区都会出现中度到强烈的飞机颠簸.