卫星反演积雪信息的研究进展

综合分析了积雪信息反演的主要遥感信息源和提取方法。在光学遥感方面，应用较广的主要是改进型甚高分辨率扫描辐射仪（AVHRR）资料和中分辨率成像光谱仪（MODIS）资料；提取积雪信息大多是根据积雪在可见光波段的高反射率和近红外波段的低反射率，并通过建立回归模型反演积雪面积和深度。由于传感器的改进，MODIS卫星资料在空间分辨率、积雪反演算法等方面明显优于AVHRR资料。光学仪器受云层和大气的影响很大，由于云和积雪在可见光和近红外波段上都具有高反射率。并且由于云层的遮挡。云下的地表信息不能被光学遥感仪器所接收到。微波遥感方面，被动微波遥感仪如微波辐射计成像仪（SSM／I）、高级微波扫描辐射计（AMSR—E）等可以全天候穿过云层进行监测，具有光学仪器所没有的优势，并通过提取地表的亮温差，建立雪深反演模型得到积雪深度。被动微波传感器存在分辨率低。无法监测浅雪区信息等问题。另外影响地表微波亮温的因素很多，这些都在一定程度上影响了反演结果的精确度。主动微波遥感仪如合成孔径雷达、微波散射计等利用积雪与其它地物的后向散射系数的不同来识别积雪，但也同样存在分辨率低等问题。最后探讨了卫星反演积雪信息中仍然存在的问题和进一步发展的方向。     

《无线电频谱需求增加下的主动遥感发展战略》评介

正无线电频谱(Radio Spectrum)是频率介于0Hz和300GHz之间的电磁波谱,其中0.3~300GHz范围的波谱被称为微波,微波是科学界主动遥感主要使用的频谱范围。相比,被动遥感使用的波谱范围更为宽泛,即包括微波波段,也包括频率大于300GHz的可见光、红外、热红外等波段。同可见光、红外相比,微波的波长更长,因此微波能够穿透云层、雾、沙尘等,并且不受大气散射的干扰,几乎在所有天气和环境条件下都可以检测到微波能量。这也是主动遥感大都采用微波     

微波遥感大气展望

一、遥感是一种探测的手段它是在不与物体直接接触的情况下,接收物体发射或散射的电磁波或声波信息,经过反演技术,显现出物体的特性.微波遥感大气是利用接收大气发射出来的微波噪音,用以遥感大气的特性和天气的变化. 由于大气气体分子或水滴中水分子的热运动,使之不断地发射出电磁波辐射,它作为遥感的信息.在大气遥感中经常使用红外波段信息和微波波段的信息.由于微波有穿     

气象卫星遥感资料在积雪监测中的应用

介绍了在地区级气象台站采用气象系统 92 1 0工程下发的FY 1D卫星遥感数据 ,在短红外波段的基础上建立多光谱提取积雪信息的计算方法及监测模型 ,并以2 0 0 2年 1 1月至 2 0 0 3年 5月新疆积雪遥感监测为例 ,介绍了卫星遥感监测积雪深度和积雪覆盖面积的方法 ,分析了积雪覆盖特征和变化规律。     

卫星微波被动遥感云中液态水的研究进展

卫星微波被动遥感云中液态水的研究在近30年中取得了较大的进展.卫星遥感仪器的不断进步、探测精度的不断提高为卫星微波被动遥感云中液态水提供了技术和资料保障,在此基础上针对卫星微波被动遥感云中液态水技术而发展的一些统计反演方法和物理反演方法不断地得到改进、完善和提高.文中主要就各个时期发展的主要反演方法做了简要回顾,概括了这些反演方法的关键技术,评述了各自的优点和局限性.由于海表和陆表的辐射特性的巨大差异,分别就海洋上空和陆地上空云中液态水的统计和物理反演技术方法进行了综述,并进行了比较.针对地表比辐射率这一制约陆地上空云中液态水反演技术发展的瓶颈问题,也进行了相关评述和讨论.     

利用SSM/I数据判识我国及周边地区雪盖

积雪参数是气候学和水文学研究中所需的重要物理量, 确保积雪参数测定的准确性与及时性对于气候学研究、水文应用以及防灾减灾都非常重要。利用微波数据可获取有云存在时的积雪覆盖图, 遥感雪深和雪水当量信息。采用微波数据判识雪盖并得到积雪状态 (干、湿) 信息, 不仅可以弥补利用光学遥感数据判识雪盖的不足之处, 而且也是利用微波数据反演雪深和雪水当量参数必需的先期工作。该文介绍利用SSM/I的多频双极化微波数据开展我国及周边地区积雪判识方法研究的结果。分析国外全球判识方法的雪盖判识结果指出, 国外算法易在青藏高原等地区将冻土误判为积雪, 造成雪盖面积的偏高估计。研究给出了在我国及周边地区 (17°~57°N, 65°~145°E) 利用SSM/I数据判识积雪的改进方法, 在完成积雪判识的同时还给出了雪深和积雪状态的定性信息, 与已有全球雪盖判识方法相比有较大改进, 大大减小了青藏高原等地区冻土对积雪判识的影响。     

气象观测的新阶段—大气遥感探测

近年来,在气象业务和研究领域里,一系列新型的探测大气的技术系统正陆续出现,例如微波气象雷达,激光雷达、声雷达、以及气象卫星和微波、红外、可见光辐射等等,这类探测技术统称为大气遥感探测。它已经为我们提供了一系列丰富多采的大气图     

地基GPS用于阿勒泰积雪深度反演研究

积雪作为主要的淡水资源,准确地监测积雪覆盖与雪深具有十分重要的意义。随着全球卫星导航系统的不断建设和新技术新应用的不断发展,地基GPS遥感积雪参数技术越来越受国内外学者的重视。本文基于阿勒泰市气象局的GPS地表环境监测站观测数据,采用GPS-MR技术开展了积雪深度反演研究。首先给出了GPS-MR技术用于积雪深度反演的基本原理,其次利用阿勒泰GPS监测站2017年1—3月的数据进行了积雪深度反演分析,最后针对不同GPS卫星高度角区间影响进行精度分析。研究结果表明地基GPS可用于阿勒泰气象站积雪深度反演,与实测雪深较差优于3 cm,且较优卫星高度角区间为5°～20°。地基GPS用于积雪深度反演具有全天候、高精度、高时间分辨率、高自动化、低成本等优点,可充分发挥现有地基GNSS气象监测站在积雪探测领域潜在的应用价值,以期地基GNSS监测站成为积雪遥感探测手段的有效补充。     

星载被动微波资料（SSM/I）在2008年南方冰雪灾害监测中的应用试验

2008年1月中旬至2月初,我国南方出现了罕见的大范围低温雨雪冰冻天气灾害.南方地区地面积雪的覆盖范围等灾害信息对于气象公共服务、决策服务都有着十分重要的意义.目前国内外开展的被动微波积雪研究,多关注高纬度、极地地区或高原地区的干雪状况,薄雪、湿雪的判识问题较少有人触及.而我国冰冻灾害期间,南方地区由于处于较低纬度带,昼夜温度在0℃上下起伏,雨、雪、雨夹雪天气的轮替,地面积雪恰恰多为湿雪、薄雪.积雪雪层由于液态水的存在将大大改变观测辐射信号,雪内少量液态水就能导致微波亮温值急剧上升.利用南方地区积雪冻融变化时微波亮温昼夜之间的差异变化,使用被动微波数据(DMSP-SSM/I)建立了对低纬度南方地区积雪监测的一种补充方法,结合其他积雪产品,可以获得更加完整的低纬度地区积雪分布信息.     

主被动微波遥感联合探测系统

多年来,作为主动式遥感的雷达和应用于被动式遥感的微波辐射计早已成为气象微波遥感的重要技术手段。目前,用雷达与微波辐射计组成主被动微波遥感联合探测系统的科研与应用价值,已受到国内外气象科技人员的足够重视,并进行了各种试验。例如:常规的气象雷达虽然可以探测云体的距离、角度等方面的数据,并且具有良好的距离分辨率和可以得到直观的图像显示等优点,但是它在定量测量云体中的含水量时误差相当大。各种类型(零平衡式、非零平衡式、比较式、脉冲注入式等)的微波     

MP-3000A型微波辐射计气温、湿度的适用性评估

对比分析了重庆沙坪坝MP-3000A型地基微波辐射计与同址L波段探空气温、湿度廓线之间的差异,结果表明:1)微波辐射计与L波段探空气温在整个探测高度上均为显著正相关,且低层高于高层;08时气温平均偏差小于20时,晴空天气下最小,4 km以下微波辐射计探测气温高于L波段探空气温,降雨时偏差更大。2)微波辐射计与L波段探空相对湿度相关性稍高于气温,5 km以下,08时的相关性低于20时,5 km以上两个时次基本一致;在中低层,微波辐射计反演相对湿度偏大,偏差幅度大于高层;有云、晴空和降雨三种天空状态下,降雨时,水汽附着在微波辐射计的天线罩上,造成雨天的探测失真较为明显,对微波辐射计反演产品的精度产生较大影响,从而造成降雨天气时相对湿度偏差最大,有云时次之,晴空时相对湿度的偏差最小。     

青藏高原地区积雪及其变化的不确定性:3种积雪观测资料的对比分析

为了探究青藏高原积雪不同观测资料间的差异,本文通过定义积雪覆盖率(Snow Cover Percentage,SCP)对比了NOAA-CDR卫星可见光遥感积雪资料、卫星被动微波遥感积雪资料和我国146个台站观测的积雪资料在高原地区的气候态及年际变动特征。从年平均气候态看,微波与可见光资料的SCP分布较为接近,高值区均位于念青唐古拉山与喜马拉雅山南缘之间的山区。而台站资料SCP的高值区范围则相对较小,在高原东部的巴颜喀拉山及南部的念青唐古拉山。3种资料的积雪低值区均位于高原中南部沿雅鲁藏布江一带、阿尔金山北侧以及东边界的内陆省份。从季节平均场看,不同资料的积雪分布在冬季及秋季,无论是气候态还是年际变动均较为类似。在春季时,微波和台站资料间较为一致。而在夏季,资料间差异很大,不同资料间的两两相关接近于零,甚至为负数。本文同时选取了青藏高原地区4个典型台站(索县、清水河、康定、甘孜),将卫星资料插值于台站上,对比3种资料间的异同,以及与地表气温异常间的关系。结果表明,在这4个典型站上,台站SCP在过去36 a中为线性减少的趋势,而卫星SCP主要为线性增加的趋势,且台站年平均SCP与地表气温异常的协同性最好。     

青藏高原积雪深度对延伸期预报技巧的影响

高原积雪是重要的陆面因子,其变化的时间尺度长于大气而短于海洋。本文利用国家气候中心第二代月动力延伸期预测模式（DERF2.0）历史回报资料与被动微波资料（SMMR）、被动微波成像专用传感器（SSM/I）数据反演的逐日雪深资料,分析了1983~2014年冬季和春季转换季节高原积雪对热带外地区延伸期尺度预测技巧的影响。结果表明,高原积雪异常年动力模式在高原积雪显著影响的青藏高原地区、贝加尔湖地区和北太平洋地区预报技巧明显高于正常年份。随着预报时效的延长,高原积雪偏多年的技巧衰减最慢、其次为积雪偏少年,积雪正常年最快,表明高原积雪异常年可预报时效更长,且高原积雪异常对预报技巧的改善在第1候的预报中就显现出来,尤其是积雪偏多年,其影响时段明显要早于海洋。结果显示高原积雪对延伸期预报技巧有重要贡献,暗示高原积雪异常为东亚延伸期预报的潜在可预报源。     

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。     

降水条件下的云雷达与微波辐射计反演液态水含量对比分析

为了发展云雷达与微波辐射计联合反演液态水含量的方法, 利用2019年4—9月中国气象科学研究院在广东龙门开展的综合观测试验中的双波段云雷达和微波辐射计数据, 首先检验了在降水条件下微波辐射计天顶观测和斜路径观测两种探测模式反演温度(T)、相对湿度(RH)、液态水含量(LWC)和液态水路径(LWP)的合理性, 然后分析了两种探测设备反演LWC和LWP的差别。得到以下结论: (1)微波辐射计在斜路径观测模式下反演的产品受降水影响较小, 其反演结果明显优于天顶观测模式; (2)两种探测设备反演的LWP相关性较好且随时间变化较为一致, 但云雷达反演LWP与平均回波强度有明显相关, 随着雷达回波强度的增大, 云雷达与微波辐射计反演的LWP之比越大; (3)两种探测设备反演的LWC相关性较差且存在明显偏差, 在不考虑融化层的情况下单波段云雷达反演LWC与微波辐射计随高度变化趋势相近, 双波段云雷达反演LWC与微波辐射计反演结果在1 km及其以上区间存在明显差异。      

从118.75 GHz附近六通道亮温反演大气温度廓线的数值模拟研究

为了能在静止气象卫星上实现微波被动遥感探测大气温度廓线,并保持一定的地面空间分辨率(如视场小于60 km),就需要使用高频微波及大天线.欧洲和美国下一代静止气象卫星上都已考虑采用118.75 GHz附近通道.为了充分了解118.75 GHz附近通道遥感反演温度廓线的能力,为仪器研制及今后资料的解释反演提供必要的基础数据,作者开展了采用118.75 GHz附近六个通道遥感反演大气温度廓线的数值模拟研究.统计反演的数值试验表明,118.75 GHz附近六通道对温度垂直分布有一定的遥感反演能力;温度反演较好的层次对应于权重函数峰值所在的位置.     

基于激光雷达和微波辐射计观测确定混合层高度方法的比较

利用苏州地区2010年1月4,7,16日和2月4日4天的激光雷达及微波辐射计观测资料,比较了不同遥感手段探测晴天大气混合层高度的差异,发现试验期间该地区的混合层高度在300~1500 m之间。利用梯度法、标准偏差法、小波法从激光雷达数据中提取混合层高度并进行了对比,结果表明三种方法都能较好地反演混合层高度并且一致性较好,三者差异主要存在于大气边界层的发展和消亡阶段;梯度法和小波法结果无明显差异,而标准偏差法结果稍高于其他方法。在此基础上,利用微波辐射计探测的大气温度,使用温度梯度法估算大气混合层高度,并与激光雷达探测结果进行了比较,结果表明,大多数情况下激光雷达探测结果高于微波辐射计观测结果;两种遥感手段有较好的相关性,相关系数为0.76。激光雷达同微波辐射计结果存在差异,尤其是在边界层的发展和消散阶段,这是由两种遥感手段探测原理不同造成的。     

风云三号C星微波大气探测载荷性能分析

风云三号C星是我国第二代极轨气象卫星的首发业务星,星上装载了3个被动微波遥感载荷(微波成像仪、微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪),其中微波成像仪完全延续了风云三号A/B星的设计,两个微波大气探测载荷微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪是在风云三号A/B星微波温度计和微波湿度计成功在轨运行和应用的基础上,根据应用需求在功能和性能两个方面从设计层面实现了大幅提升。本文重点介绍风云三号C星微波温度计Ⅱ型和微波湿温探测仪的功能、性能和设计指标,综述风云三号C星星载微波大气探测能力。风云三号C星星载微波大气探测系统,通过通道细分、探测频点增加和空间采样技术优化,突破了我国星载微波探测载荷技术瓶颈,提升了大气温湿度廓线的综合探测能力。     

新疆积雪对气候变暖的响应

积雪对全球变暖的响应是当前正在争论的问题。文中通过地面气象台站和 SMMR微波卫星遥感两种积雪资料所建立的两个独立的积雪序列的一致性 ,证明前者在表现新疆积雪长期变化能力方面具有可靠性。阐明了积雪年际变化特征及其与冬季气温和降水量年际波动的关系 ,检验了积雪长期变化趋势。研究表明 ,虽然近 5 0 a来新疆冬季变暖十分显著 ,尤其 2 0世纪 90年代为最温暖的时期 ,但是积雪并未出现持续减少的现象 ;积雪长期变化表现为显著的年际波动过程叠加在长期缓慢的增加趋势之上。积雪年际波动是冬季降水量和气温两者年际波动共同作用的结果 ;冬季气温和降雪量变化受不同的欧亚环流振荡所控制 ;积雪增加趋势与降雪量趋势相一致 ,这可能是由于全球变暖导致海洋蒸发量增加 ,以及在寒冷干燥气候下积雪对降雪量变化更为敏感的缘故。     

大气微波辐射起伏及其遥感

本文讨论了大气微波辐射起伏的机制。推导出利用大气氧气微波辐射起伏统计特征,探测大气温度结构常数分布与风分布的遥感方程。对遥感方程核函数的基本性质进行了讨论。