由地基遥感资料确定大气边界层特征

中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室拥有用于边界层垂直结构探测的相控阵声雷达（PA2）、低层大气廓线仪（LAP-3000）以及无线电声雷达（RASS）。本文研究如何利用这些设备获取的遥感观测资料,确定边界层湍流热通量的垂直分布、地面热通量以及边界层高度等问题。     

国外无线电-声探测系统概况

一、概述为了国防和国民经济的各个领域对雷达的不同要求,世界上许多国家对改善现有的常规的雷达探测方法以及探索新的探测技术进行了大量的研究工作。目前正处在完善阶段并已逐步投入业务使用的无线电-声探测系统(RASS,Radio-Acoustic     

边界层风廓线雷达测温系统设计

风廓线雷达在气象领域的应用越来越广泛，在风廓线雷达基础上增加电声测温系统（RASS）实现大气温度实时探测是一种经济有效的办法。文中介绍了已实现的某RASS系统设计，讨论了RASS测温的原理，针对RASS测温的精度、高度、影响因素等进行了性能分析，论述了系统的实现方案，最后给出了该RASS的实际测温结果和测温谱图，验证了该设计满足系统要求，能实现实时测温。     

气象卫星遥感地表温度推算近地表气温方法研究

气温是各种植物生理、水文、气象、环境等模式或模型中的一个非常重要的近地表气象参数.多年来气温数据以离散的常规气象站点观测为主,连续分布的格点气温数据则以站点资料插值而得到,分辨率低,无法反映地形等下垫面因素对局地气温的影响,在农业气候区划等研究中具有一定的局限性.随着卫星遥感地表温度算法的日趋成熟,为探讨卫星遥感地表温度数据在气温观测中的可能性和可行性,利用全中国2340个站点1998 2007年的逐旬平均最高气温数据,以及相应时段的NOAA/AVHRR旬最高地表温度数据,以线性回归及拟合模型为主,通过考虑植被指数、土地覆盖类型、季节、风速、气压、降水等各类影响因子,建立了旬最高地表温度与旬平均最高气温间的推算模型,并利用未参与建模的2002-2003年的常规气象站点气温数据,同时与推算气温和插值气温结果进行对比分析.结果表明,利用卫星遥感地表温度数据推算的旬值气温数据可取得较高的精度,尤其在地形复杂地区以及站点稀疏地区精度明显高于插值气温结果.     

略谈大气探测新技术及科研动向

大气探测新技术归纳起来,主要有四个方面:(一)遥感技术;即在远离目标物的地方,接收或感应目标物的信息,如电磁波(红外、可见光、微波)光波、声波等。从而判断目标物状态的技术。它分为主动遥感(有发射和接收系统)和被动遥感(只有接收系统)两类。主动遥感有:①声雷达(如北大地球物理系的)它连续发出声脉冲音频信号并不断接收其散射回波信号,自动绘出奇妙的二维回波图,可分析各种逆温、热羽、重力波、下泄流、雾、海陆风等。②多普勒声雷达:(如国家气象局气科院的)它发射双频声脉冲,检测回波信号的频移,根据多     

利用MODIS资料监测和预警干旱新方法

为了提高遥感监测土壤水分和干旱的技术水平,在对常用遥感监测土壤水分和干旱方法进行评价的基础上,根据土壤热力学理论,提出了利用EOS/MODIS资料遥感监测农业干旱的新方法———能量指数模式。实际监测应用结果表明,能量指数模式更适合农作物土壤水分和干旱的监测,监测效果明显优于已经业务化的其它模式。农作物生长季节干旱的预警应当在土壤水分遥感监测的基础上,考虑未来预警期内的预报降水量和最高气温,并且把这个预报降水量和最高气温定量转化为土壤水分订正值,按照当地的标准划分成干旱预警等级。     

利用台站元数据及卫星遥感资料分析影响气温序列均一性的原因

为了减少均一性检测结果的不确定性,提高均一性检测结论的可信度,基于可靠证据探讨影响气温序列均一性的可能原因,用3种均一性检测方法对陕西77个台站月平均气温序列进行检测,同时引入台站元数据及卫星遥感影像数据对其结果进行判别,并分析影响气温序列均一性的原因。结果表明:2种及其以上方法检测出的非均一断点36个(占78%)有台站元数据支持,台站站址迁移、观测仪器变更和日平均计算方法改变造成气温序列非均一断点的百分率分别为66.7%、22.2%和11.1%。利用以气象站为中心的缓冲区内土地利用/覆盖变化(LUCC)的卫星遥感影像和台站元数据中的图像文件综合分析认为,台站探测环境的变化是影响潼关站气温序列均一性的重要原因。建议将卫星遥感影像作为台站元数据的补充,以便更加直观、客观地定量描述台站探测环境。     

利用气温垂直分布的统计特征讨论地面气温在大气温度遥感反演中的应用

本文用经验正交函数法分析了南京气温垂直分布的统计特征及地面气温对正交展开的影响,提出利用经验正交函数展开法进行大气温度廓线遥感反演的一种改进方法。     

边界层大气的声雷达探测

声雷达可用于遥感探测边界层大气(1—2公里以下),能够实时地获得风速、风向、温度梯度以及风速脉动和温度脉动谱的空间分布和随时间的连续变化。由于边界层大气对人类活动有着最密切的、直接的联系,因而,遥感探测边界层大气气象要素的方法也得到了迅速发展。从1968年声雷达开始出现以来,已得到不少国家的重视和应用。     

基于MODIS数据的近地表气温估算

气温是各种植物生理、水文、环境等模型中一个非常重要的近地表气象参数,多年来气温数据均以气象站点资料插值得到。近年来,卫星遥感数据被用于气温估算,且精度不断提高。为研究基于MODIS数据的近地表气温估算方法,以浙江省为研究区域,利用33个站点2011年逐日每10 min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度产品及参数因子,建立了MODIS地表温度和地面观测的气温的线性关系,同时通过考虑归一化植被指数、水汽压、地表反照率、高程4个影响因子,得出了卫星过境时刻MODIS地表温度和气温的多因子估算模型;利用Zaksek等提出的基于能量平衡的遥感模型进行了气温估算,并采用多元回归分析法对该模型重新进行了拟合,得到近地表气温。结果表明:三种方法的决定系数R2分别为0.87、0.94、0.90,均方根误差RMSE分别为3.35℃、2.31℃、2.78℃,多因子估算模型得到的结果最好。同时对其分白天和夜间进行检验,二者的RMSE分别为2.27℃、1.93℃,夜间精度比白天高。对于季节的变化,秋季估算结果最好,春季次之,冬季稍差,夏季最差。     

测风声雷达数据自动采集与处理系统

一、测风声雷达简介 声雷达是低层大气遥感探测的重要工具之一。由于大气对声波折射指数的变化比对电磁波大6个量级,因此,声雷达用于探测大气参数有较高的灵敏度。 声雷达应用于大气边界层中温度梯度与风速、风向的测量。这些参数的测量对大气湍流、大气污     

风廓线雷达反演大气比湿廓线的初步试验

基于湍流散射理论,运用边界层风廓线雷达 (WPR) 联合RASS (Radio Acoustic Sounding System), GPS/PWV (Global Position System/Precipitable Water Vapor) 进行全遥感系统的大气比湿廓线反演试验,并对影响因子进行分析。利用2011年8—9月云南大理综合探测试验数据的反演结果与探空数据进行比较分析,结果表明:WPR联合探空的温度廓线和起始边界比湿 (q₀) 反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线相比具有相同的变化趋势,标准差为0.84 g·kg-1,误差随高度增加呈递增趋势;WPR联合RASS, GPS/PWV数据反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线的标准差为0.85 g·kg-1。参加反演的数据中,折射指数结构常数C_n2与谱宽σ_turb2对反演影响最大,反演算法中大气折射指数梯度M符号的判断对反演精度也有较大影响。     

GAPEX:地基大气廓线测量试验

1988年10月29日至11月4日的一周内,在丹佛的Stapleton国际机场进行了地基大气廓线试验(GAPEX).GAPEX的目标是用最新的遥感探测器获取和分析大气温度与湿度廓线资料.探测器包括6光谱通道被动微波廓线仪(MWP)、能提供1500个以上光谱通道的被动红外高分辨率干涉仪探测器(HIS)、以及主动无线电声学探测系统(RASS).用交叉台链(Cross-Chain)LORAN大气探测系统(CLASS)为现场热力学观测提供研究质量保证,用来检验3种遥感探测器中每一种的准确度和分辨率特性.本文给出这一试验项目的初步结果,向气象界通报GAPEX外场试验阶段所取得的进展.这些结果也显示了这种准确性高、连续运行的热力学廓线系统配合NOAA未来的业务用风廓线仪使用的良好前景.     

基于TM影像的西藏当惹雍错湖面积变化及可能成因

根据1999—2004年及2008、2009年的TM卫星遥感资料和离湖泊较近的西藏申扎、改则两县1999—2009年气温、降水量、蒸发量资料,利用ARCGIS、ARCVIEW、ENVI等遥感、地理信息系统和数据统计处理软件分析了西藏当惹雍错湖面积变化。结果表明,西藏当惹雍错湖面积在近11年内呈较显著的扩大趋势,湖泊面积11年内增长了15.04km2,增长率为1.8%;湖泊面积在东南部区域有明显的扩大。湖泊面积变化原因分析表明,湖区气温持续升高引起流域内冰川和永久积雪的加速融化和降水量不断增大是湖泊面积增长的原因。     

北京城市高温遥感指标初探与时空格局分析

利用北京高温天气下的NOAA18/AVHRR卫星资料与气象台站资料,分析了日最高气温与遥感反演的城市地表温度的关系,初步确定了地表高温阈值并建立了高温遥感指标,并利用1989~2008年(缺2002年)6~9月NOAA/AVHRR资料开展了北京地区高温时空格局分析研究。指标初步研究表明:北京气温高温值为35、37、40°C对应的遥感地表高温值分别为44、47、52°C,可以较好地适用于北京平原地区;利用该阈值建立的地表高温强度指标(LSHI)对北京平原高温的监测与气象台站高温监测基本一致,而高温比例指数指标(LSHP)能有效反映出城市高温空间强弱和时间差异。北京遥感地表高温空间格局分析显示:夏季(6~8月)旬平均遥感地表温度≥44°C年出现概率不超过50%,广泛分布于城区和平原区;旬平均遥感地表温度≥47°C年出现概率不超过40%,集中于北京五环内;旬平均遥感地表温度≥52°C年出现概率不超过15%,集中于城区;6~9月高温出现的概率高值区一般都集中于五环内,其中旬平均遥感地表温度≥44°C、≥47°C、≥52°C的出现概率分别为80%~100%、60%~80%、10%~40%。     

气候变化对苏尼特草原NDVI的影响

利用苏尼特草原地区1982—2006年NOAA AVHRR的NDVI数字遥感影像,以及1998-2007年逐旬的SPOT VAG-NDVI数据集,结合研究区域内苏尼特左旗、苏尼特右旗、朱日和、二连浩特4个气象站点的同期降水、气温数据,对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析,探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明：苏尼特草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水呈正相关关系,与气温呈负相关关系,其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应。     

GIS支持下的小麦区域化苗情遥感监测应用研究

在地理信息系统（ＧＩＳ）支持下,将处理好的归一化相干被指数（ＮＶＩ）图与地形图、土壤质地图、政我图、年降水量图、年平均气温图、小麦生育期积温图等背景图件叠加,进行比较客观的小麦遥感生态分层。并制成常年非麦象元分布底图。在此基础上,根据地面则网实地调查资料,建立了一套适合不同监测层的遥感监测指标。最后,将剔除常年非麦象元后的ＮＶＩ图与遥感生态区分层图进行集成,采用不同指标划分小麦苗情等级,从而提高了     

基于多源数据的城市热岛效应研究——以石家庄地区为例

以石家庄地区为研究对象,选取地面气象观测站数据、区域自动站数据、MODIS 1B以及Landsat7 ETM+卫星遥感影像数据作为主要数据源,从气温和地表温度两个角度考虑,分析城市化进程对城市热岛效应的影响,城市热岛的时间变化规律以及空间分布规律等。研究结果表明：(1)石家庄城市热岛强度随时间逐年增加且呈继续上升趋势,与城市化进程呈同步变化趋势;(2)采用同一时次气温和地表温度资料分别研究石家庄城市热岛空间分布特征,发现夏、秋季白天和四季晚上石家庄城市热岛效应明显,春、冬季白天有时出现“冷岛”效应;(3)与白天相比,在晚上气温和地表温度两者的相关性较好,其相关系数可达0.80;(4)选用Landsat7 ETM+高分辨率卫星遥感影像数据研究不同土地覆盖类型对城市热岛的影响,发现地表温度随着植被指数NDVI的增大而减小,两者之间呈现很好的负相关性,R2=0.72。     

1989～2009年西藏多庆错湖泊面积变化分析研究

根据1989、2000～2002、2007、2009年TM卫星遥感影像和1989～2009年气象数据分析:近20年来,西藏多庆错湖水面积呈显著的减小趋势,20年内减小了28.4km2;湖泊所在的帕里站年平均气温呈显著的升高趋势,年降水量呈减小趋势.分析湖泊面积变化的原因,降水量减少和气温升高使冰雪加速融化,导致湖泊补给...     

1989~2009年西藏多庆错湖泊面积变化分析研究

根据1989、2000~2002、2007、2009年TM卫星遥感影像和1989~2009年气象数据分析：近20年来,西藏多庆错湖水面积呈显著的减小趋势,20年内减小了28.4km2;湖泊所在的帕里站年平均气温呈显著的升高趋势,年降水量呈减小趋势。分析湖泊面积变化的原因,降水量减少和气温升高使冰雪加速融化,导致湖泊补给水源不足是湖泊面积萎缩的主要原因。