TOVS卫星反演信息采集处理功能和技术

ＴＯＶＳ卫星反演信息采集处理功能和技术,主要包括省台自动接收、分解、处理来自ＮＯＡＡ极轨气象探测卫星的多通道探测信息的反演资料和通过气象电路获取的由中国气象局卫星气象中心接收、处理后的ＴＯＶＳ反演资料;并研制、设计了ＴＯＶＳ资料的预处理技术和软件,以利于业务应用,这对全国省、市台接收、处理、应用高分辨的ＴＯＶＳ资料有实用价值     

卫星区域大气探测业务处理系统

本文简要介绍目前卫星区域大气探测资料业务处理系统的软件结构、算法和生成的产品。将系统处理结果与常规观测值作比较分析的结果表明:大气温度反演平均均方根误差为2.45 ℃，水汽混合比平均均方根误差为1.47 g/kg，层平均厚度误差为21.4位势米，臭氧总含量均方根误差约为10%（Dobson），长波辐射通量均方根误差约为1.7 W/m2。     

气象卫星资料在天气预报中的应用

第一颗极轨气象卫星ＴＩＲＯＳ—１是１９６０年４月由美国发射成功的,迄今已有３８年的历史,第一颗带有可见光自旋扫描辐射仪具有气象探测能力的静止卫星（美国的ＡＴＳ—１）上天至今,也已有近３２年的历史。３０多年来,气象卫星在姿态、星上遥感探测器能力、星上存贮能力和资料发送方式等方面,都发生了若干次更新换代,已从６０年代的兴起阶段、７０年代的全面投入业务阶段,８０年代的蓬勃发展阶段,走到了９０年代的更趋完善阶段。极轨气象卫星可以遥测大气温度、湿度、云层、海温、海风、冰雪及大陆状况等,而静止气象卫星在监测…     

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。     

应用ATOVS资料反演大气温湿廓线

本文用牛顿迭代的方法反演NOAA-15极轨气象卫星ATOVS资料，求解大气温度廓线和水汽廓线，本文利用一阶变分原理从辐射传输方程中得到了大气温度、水汽权重函数的解析形式，并改进了传统使用的线性迭代方法，利用牛顿非线性迭代方法求解大气表层温度，大气温度廓线及大气水汽廓线，并根据大气参量的自相关性，将大气温度廓线、大气水汽廓线用经验正交函数（EOF）的线性组合表示，减少了要反演的参数，提高了反演稳定性和迭代速度。     

世界气象网站园地(十一)

一ＤＥＰＡＴＭＥＮＴＯＦＡＴＭＯＳＲＨＥＲＩＣＳＣＩＥＮＣＥＳＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＷＡＳＨＩＮＧＴＯＮ华盛顿大学大气科学系。这是华盛顿州立大学大气科学系的网站。网站分学术问题、天气气候信息以及大气科学系简介三个栏目。其中在天气气候信息栏目中包括了天气观测气候资料和预报、西北环境预报和观测以及太平洋西北区域ＭＭ５模式预报等三个栏目。该网站提供了大量的各类多普勒雷达观测产品、各类卫星探测产品、ＭＭ５模式的降水、温度、风场的预报图以及气候资料信息等。其资料的丰富以及共享程度，都应当引起我们…     

风云三号气象卫星红外分光计探测大气CO2浓度的通道敏感性分析

依据红外分光计（InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS）光谱通道特征,发展了基于IRAS的大气辐射传输计算模式。以大气分子吸收光谱数据集（HIgh resolution TRANsmission,HITRAN） 2004为初始谱线输入资料,利用该模式模拟计算IRAS在CO2 吸收带的10个通道辐射率测值对CO2浓度变化的响应,并对比了其与大气温度和水汽、O3等气体浓度误差对辐射率测值的影响,探讨了利用风云三号气象卫星探测大气CO2浓度的可行性。结果表明,IRAS的通道4最适于用来监测大气CO2浓度的变化,当CO2体积混合比浓度变化在10×10-6时,对应的辐射率变化同仪器等效噪声辐射率相当,所以IRAS在理想状态下,最高可分辨的大气CO2浓度变化约为10×10-6。     

静止气象卫星资料精处理方法研究

通过对ＳＭＣＰＰＳ、ＣＭＡＰＰＳ静止气象卫星资料接收处理系统的使用和Ｓ－ＶＩＳＳＲ资料格式分析，对ＧＭＳ－５卫星探测数据的精确定标进行了讨论，提出了资料利用站根据筒化网格定位参数对卫星图象进行非线性定位的区域曲面拟合方法和可视地标导航的机交互，计算机自动配准等客观方法，实例计算了分析表明，区域曲面拟合方法比线性内插方法的定位精度，在不同地区，红外通道可提高１－２条扫描线或１－３个象素点，可见光通道     

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。     

气象卫星综合应用业务系统（9210工程）简介

气象卫星综合应用业务系统（代号为９２１０工程）是气象部门９０年代建设的新一代气象信息业务系统，该工程采用的甚小口径天线（ＶＳＡＴ）卫星通信技术具有通信覆盖面广，不受地理条件限制，可以进行点对点数据传输，多址通信及广播，具有信息容量大，传输质量高，可靠性好和成本低等特点。     

AN ERROR ANALYSIS ON THE SIMULATED DATA OF TOVS HIRS BY RTTOV5 MODEL

The sounding data of meteorological satellites provide not only the real time weatherinformation about the distribution of both cloud and rainfall,but also some others about themovement and state of atmosphere.They are important variables and parameters for NWP modelused to simulate and predict atmospheric state.In order to introduce remote sensing informationfrom satellites into NWP model,there is an efficient way of establishing an RT model by use of theatmosphere radiation sounding data of meteorological satellites to get the variables and parametersvaluable to NWP model.In this paper,we set up profiles of air temperature and water vapor fromthe surface to upper (0.1 hPa) using the radiosounding data and the surface data from May toAugust 1998 atmosphere East Asia.A TOVS RT model (RTTOV5) is provided to compute thevalue of radiation value of HIRS channels in NOAA14.Then the radiation values of 19 HIRSchannels are gotten.After matching these data computed by the RT model and the correspondingvalues coming from satellite sounding in time,the statistic distribution of bias between tile modeloutput and the satellite sounding at each sounding channel can be gotten.At the same time.thedistribution of RMS to every TOVS HIRS channel,the standard biases to different scanning angleto each channel are also obtained.     

The Capability of Atmospheric Profile Retrieval from Satellite High Resolution Infrared Sounder Radiances

ＴｈｅＣａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＰｒｏｆｉｌｅＲｅｔｒｉｅｖａｌｆｒｏｍＳａｔｅｌｌｉｔｅＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｎｆｒａｒｅｄＳｏｕｎｄｅｒＲａｄｉａｎｃｅｓＬｉＪｕｎ（李俊）（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｉｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏ...     

AN ERROR ANALYSIS ON THE SIMULATED DATA OF TOVS HIRS BY RTTOV5 MODEL*

The sounding data of meteorological satellites provide not only the real time weather information about the distribution of both cloud and rainfall,but also some others about the movement and state of atmosphere.They are important variables and parameters for NWP model used to simulate and predict atmospheric state.In order to introduce remote sensing information from satellites into NWP model,there is an efficient way of establishing an RT model by use of the atmosphere radiation sounding data of meteorological satellites to get the variables and parameters valuable to NWP model.In this paper,we set up profiles of air temperature and water vapor from the surface to upper (0.1 hPa) using the radiosounding data and the surface data from May to August 1998 atmosphere East Asia.A TOVS RT model (RTTOV5) is provided to compute the value of radiation value of HIRS channels in NOAA14.Then the radiation values of 19 HIRS channels are gotten.After matching these data computed by the RT model and the corresponding values coming from satellite sounding in time,the statistic distribution of bias between tile model output and the satellite sounding at each sounding channel can be gotten.At the same time.the distribution of RMS to every TOVS HIRS channel,the standard biases to different scanning angle to each channel are also obtained.     

国产MWP967KV型地基微波辐射计探测精度

MWP967KV型地基微波辐射计是我国自主研发,拥有完整自主知识产权的新型大气微波遥感探测设备,为了实现国产设备在气象业务中的应用,需对设备的探测精度进行对比分析。利用2015年8月—2018年3月四川盆地南部山区的无线电探空数据和地基微波辐射计数据,分析晴空和有云天气条件下温度廓线、相对湿度廓线和水汽密度廓线及相关物理参数的精度。结果表明:晴空、层积云和高积云的微波辐射计与探空仪的温度、水汽密度和相对湿度相关系数整体上分别在0.9890,0.9665,0.5868以上,均达到0.01显著性水平。3种参数廓线的相关系数整体均呈地面大于高空,仅温度廓线相关系数达到0.01显著性水平,相对湿度廓线和水汽密度廓线在高空的相关系数未达到0.01显著性水平。3种参数的相关性整体上温度最高,水汽密度次之,相对湿度最低。温度、相对湿度和水汽密度的均方根误差平均值分别为2.8℃,22%和1.38 g·m-3,温度廓线和相对湿度廓线在层积云和高积云的云中及云上的精度明显降低,均方根误差较云层下温度升高1℃~2℃,相对湿度增大10%~20%。逆温层会影响廓线及物理参数的精度。晴天或云天等大范围相似天气条件下,探空气球飘移距离与温度廓线、相对湿度廓线和水汽密度廓线偏差的相关性较弱。     

基于往返式平漂探空的FY-3D卫星反演温度检验

往返式平漂探空观测（以下简称平漂探空）可实现对流层至平流层低层大气温度廓线垂直探测以及平流层低层内持续4 h的水平温度分布探测。该文介绍利用平漂探空试验数据对风云3号气象卫星D星（FY-3D）反演温度数据的检验评估算法,基于该算法和2021年3—9月长江中下游平漂探空试验数据完成对卫星反演大气温度数据的检验。结果显示:FY-3D卫星反演的温度数据准确度总体较高,与平漂探空上升段数据平均绝对偏差约为1.34℃,与下降段数据平均绝对偏差约为1.93℃;卫星反演的100 hPa以上和850 hPa以下温度误差分别偏大0.59℃和0.33℃;卫星反演平流层温度准确度低于温度廓线,平均绝对偏差约为3.92℃;与平漂探空数据相比,卫星大气温度廓线分辨率较低、趋势较平滑,无法显示大气温度垂直分布和平流层温度水平分布的细节特征。     

A comparison of SSM/I and TOVS column water vapor data over the global oceans

Summary This paper presents a comparison of column water vapor (CWV) information derived from both infrared measurements as part of the TIROS-N Operational Vertical Sounder (TOVS) and Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) in an attempt to assess the relative merits of each kind of data. From the analyses presented in this paper, it appears that both types of satellite data closely reproduce the bulk climatological relationships introduced in earlier studies using different data. This includes both the bulk relationship between CWV and the sea surface temperature and the annual variation of CWV over the world's oceans. The TOVS water vapor data tends to be systematically smaller than the SSM/I data and when averaged over the ocean covered regions of the globe this difference is between 2–3 kgm^–2. Using a cloud liquid water threshold technique to establish clear sky values of SSM/I water vapor, we conclude that the differences between TOVS and SSM/I are largely a result of the clear sky bias in TOVS sampling except in the subsidence regions of the subtropics. The clear sky bias is considerably smaller than previously reported and we attribute this improvement to the new physical retrieval scheme implemented by NOAA NESDIS. While there is considerable agreement between the two types of satellite data, there are also important differences. In regions where there is drying associated with large scale subsidence of the atmosphere, the TOVS CWV's are too moist relative to both radiosonde and SSM/I data and this difference may exceed 10 kgm^–2. The explanation for this difference lies in the limitations of infrared radiative transfer. By contrast, in regions of deep convection, such as in the ITCZ, TOVS CWV is systematically lower than the SSM/I CWV. Both TOVS and SSM/I data demonstrate similar kinds of gross effects of large scale circulation on the water vapor except in these subsidence regions where TOVS data leads to an under-prediction of the effects of subsidence drying.With 11 Figures     

晴空时大气红外遥感及其反演问题研究 II. 反演试验研究

前文给出了卫星红外观测资料的反演处理方法，并对方法作了理论上的分析，在本文中，我们将此方法应用到TOVS、GOES-8实际资料及AIRS模拟观测资料处理中并重点对TOVS资料进行试验。在反演中，我们将大气温度廓线和水汽混合比（lnq）廓线用各自的经验正交函数（EOF）表示以提高反演的稳定性并缩短计算时间，同时采用一种过滤操作以加速迭代的收敛速度。除了用本文提出的方法对TOVS资料进行处理外，还用国际TOVS处理软件包（ITPP-4.0）对同样的资料进行反演。试验表明，本文方法的反演结果优于ITPP的结果。AIRS模拟反演结果表明，高分辨率红外垂直探测器的遥感精度能够达到温度1 K、水汽10%。     

地空基GPS探测应用研究进展

GPS大气探测(GPS气象学)目前已成为国际GPS应用的热点问题，可分为地基和空基应用两个方向。目前，地基的研究和应用技术已基本成熟，并从技术研究走向业务应用；在空基探测方面，国际上很多国家和地区都实施并发射了GPS应用气象小卫星，美国国家极轨环境卫星(NPOES)和欧盟极轨气象卫星系列(METOP)也都将搭载星载的GPS接收机，用于对地的掩星探测。GPS气象学已成为卫星气象学的一部分，它所获得的稳定的覆盖全球的对流层和平流层温度、气压、水汽和空间电子浓度的廓线资料，对气象预报、气候变化和空间天气的研究业务应用具有重要的应用价值。     

A simplified interpretation of the radiances from the SSM/T-2

Summary A microwave radiometer with channels near the 18 GHz water vapor line and in nearby windows, the Special Sensor Microwave/Temperature-2 (SSM/T-2) was launched on a Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) satellite in November of 1991. The instrument is intended to provide data for the retrieval of atmospheric water vapor profiles. Because the relationship between the radiances observed by the instrument and the water vapor profile are both non-linear and non-local and because of the influence of clouds, the interpretation of the radiances is inherently complex. Here we develop a simplified, albeit approximate, algorithm for the profile retrievals and test it with simulation studies. Specifically it is shown that for each channel of the instrument near the 183 GHz line there is a nearly constant overburden of water vapor above the height at which the atmospheric temperature equals the observed brightness temperature. This relationship, in turn, provides the basis for a simple analytic algorithm for the relative humidity immediately above that height.The simplified algorithm is useful as a first guess for iterative solutions to the non-linear equations and for a variety of analyses such as estimating the impact of uncertainty in the radiances or the temperature profile on the retrieved water vapor profile. It is also useful as a conceptual tool to aid in the understanding of the more complex algorithms.With 7 Figures     

基于数值预报及上级指导产品的本地气温MOS预报方法

利用恩施基准站2008—2011年地面实测资料、数值预报产品、上级台站指导产品,采用M(数值模式预报)、E(天气学经验)、D(诊断分析)相结合的方法(简称MED),从气温变化的影响因素如大气稳定度、温度平流、水汽条件等设计具有物理意义的预报因子。或根据需要进行因子的组合叠加利用,并将指导产品直接作为预报因子。利用常规统计预报方法(逐步回归),将高、低温实况作为预报对象来建立地方气温预报模式。结果表明:将天空状况进行分型后建立地方气温MOS预报模型,并对应高低温一般出现时间段来选取数值预报产品因子进行预报,对本地气温预报质量的提高有积极的意义;模型建立过程中,综合采用了MED相结合的方法,并应用了数值预报再加工因子,考虑了天气系统变化对气温的影响,增强了数值预报的解释应用能力;参考客观数值模式产品、上级业务部门指导产品相结合的综合MOS预报方法,建立地方气温MOS预报是提高本地天气预报准确率的有效尝试。检验结果也表明,本地气温MOS预报效果较好,明显高于指导预报,已较好应用于实际业务中。