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     

微波遥感在气象上的应用

通常人们所说的微波,是指它在电磁波波谱中所占有的频率范围,波长从1毫米到1米之间的电磁波,或者说是指频率从300MHz到300GHz之间的电磁波。然而,不能完全用微波的频率范围来说明微波的特性。人们所以要把微波从电磁波波谱中划分出来加以研究,这是因为微波在电子学和物理学两个领域中都有着特殊的意义。例如:从电子学观点来看,微波与尺寸小于或等于该波长的目标物相互作用时,其特性近似于光波特性,否则近似于声波特性;从物理学(例如:量子学)的观点来看,微波的基本特性表现在它和物质的内部(原子和分子)运动有着紧密的联系。微波包括微波理论与微波技术两个方面的内容。微波波段是电磁波波谱中的一个宇宙“窗区”,它给通信、导航、遥感(包括微波雷达和微波辐射计)和射电天文学等指出了研究与应用的前景。     

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。     

微波遥感低空大气温度层结的研究

根据大气噪音谱,用接收5mm微波噪音,遥感低空大气温度层结。研制了5mm微波辐射计(C型机 v=54.4 Gc)。在野外实验中与无线电探空仪对比,在3km以下,温度层结偏差2—3°K。为了能够在云天情况下遥感大气温度层结,研制了8mm微波辐射计,并进行了接收大气噪音的实验。     

大气微波辐射计

大气物理方面的理论与实验均已证实,大气中存在并且传播着各种各样的大气物理信号。目前研究的大气物理信号主要是电磁波和重力波。大气物理信号来源于天体和地-气系统两个自然源,以及人类活动时向大气中发射电波、光波或声波等人工源。自从三十年代后期出现微波雷达和四十年代中期出现微波辐射计并且发挥效益以来,微波遥感技术及其应用都有了显著的进展。目前的微波遥感,可分为主动式、被动式和主被动式三种类型。其中,主动式微波遥感是指利用目标与人工发射的微波信号之间的相互作用来进行传输与处理目标信息的微波遥感设备,被动式微波遥感是指直接利用目标本身辐射的微波信号来进行探测与处理目标信息的微波遥感设备。而主被动式微波遥感则是在技术     

《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     

光学遥感卫星大气校正研究综述

由于高分辨率遥感应用需求增加的牵引,国内外发射了越来越多的光学遥感卫星载荷.然而,随着传感器分辨率的增加,大气对地表信息干扰的问题也越来越突出,光学遥感图像的大气校正问题,因载荷特点和应用需求的改变面临着一些新的挑战,有必要对其进行总结和分析.本文在介绍大气校正现状和原理的基础上,按照光学遥感卫星大气校正输入信息来源不同,把大气校正方法归纳为基于图像和图形处理方法、基于辐射传输计算、基于图像自身信息反演大气参数、基于大气同步校正仪的大气校正4类进行介绍.最后,结合我国高分辨率光学卫星的发展方向,对当前的大气校正应用方案和未来发展进行了讨论和展望.     

微波遥感大气湿度层结的研究

根据大气噪音谱,用接收1.35cm微波噪音,遥感大气湿度层结。研制了1.35cm微波辐射计(v=22.235 Gc)。用迭代法反演大气湿度层结,在野外实验中与无线电探空仪对比,比湿相差的百分比,均方根偏差在700 mb以下<20％,650 mb以下<29％;大气中水汽总含量的测量,两者相差为3％。为了遥感雨中含水量,研制3cm微波辐射计(v=9.37 Gc)。并测试了大气噪音。     

两波段微波辐射计遥感云天大气的可降水和液态水

本文在薄大气近似下计算了1.35cm和8.5mm波段上云天大气辐射传输,建立了微波辐射亮度温度与云中液态水含量、大气衰减与水汽总量的经验关系,讨论了由两波段的辐射测量遥感云天条件下的水汽总量和云中含水量的方法,并进行了实验验证.在我们的实验条件下,微波遥感的云天水汽总量与探空值的相对偏差约为10%.     

雨滴的微波辐射特征

一、前言 雨滴对微波有强烈的衰减,因此实现微波通讯以来,雨天是通讯的一大障碍。但另一方面,它也是一个微波发射体和散射体,有关雨滴的这些微波辐射特性是大气微波遥感探测中需要预先考察的问题。长期以来,出于微波工程、气象雷达的需要,已对雨滴微波辐射特征作过大量的研究,尤其近年来,资源卫星和气象卫星采用了微波辐射计后,对     

大气遥感探测概貌

当前,大气遥感技术主要从三方面发展,微波遥感、光学遥感以及声学遥感。其中微波遥感兴起得最早,紧接着红外技术的发展,激光的发现又开辟了光学遥感。声学遥感是六十年代末、七十年代初才崛起,目前,它的发展还不如上述二种遥感技术那末广泛。 起初,遥感技术都在地面上使用,到了六十年代,气象卫星的出现,又开辟了一个新的领域——空间遥感技术。这样从遥感技术的使用场地可划分为空间遥感和地面遥感。 大气遥感探测理论的任务就是将一种波(电磁波或声波)在大气传播过程中的种种变化与气象要素建     

积雪遥感的可行性分析

本文综述了积雪在可见光、近红外、热红外、微波波段和伽马波段的光谱特性,以及对遥感仪器的响应情况。概述了美国和加拿大在加拿大圣劳伦斯和大草原地区,通过详细的地面调查、机载被动微波探测和伽马探测,以及卫星被动微波探测所进行的综合性积雪遥感试验过程及其得到的结果。分析了新疆积雪场的特征和可供选择的遥感手段,提出了值得研究的课题建议。根据国内外有关情况,讨论了积雪遥感的可行性问题。     

微波波段氧分子吸收系数的简化公式

研究氧分子在微波5mm附近的吸收系数,对于卫星和地面微波遥感大气温度,有重要的意义。为了迅速而准确地遥感大气温度层结,需要有一个简单而精确的吸收系数表达式。我们分别求出:在一定温度、压力范围内,5mm波段氧分子吸收系数近似表达式及标准等压面上5mm波段氧分子吸收系数与温度关系的近似表达式。以这些公式取代Meeks-Lilley公式,来提高遥感的时效。     

辐射测量仪器现况

辐射是以电磁波的形式传递能量的一种方式。一切物体,只要它的温度在绝对温度0°K(即-273.16℃)以上,都具有向外辐射能量的能力,同时也吸收其他物体辐射来的能量。物体辐射能力的大小取决于物体本身温度的高低。辐射波长的范围很广,从10~(-10)微米至10~5千米之间,构成一个完整的电磁波谱。由于太阳辐射的主要波长范围是0.12—4微米,地面和大气辐射的主要波长范围是4—100微米,因此,在气象学中,经常根据波长的不同,将太阳辐射称为短波辐射,将     

卫星对地观测中大气与地表辐射贡献的参数化

卫星对地观测定量遥感地表与大气特性是当前地球科学与应用研究的关键手段之一。在定量遥感中区分大气和地表在地-气系统对空间散射辐射中各自的贡献与作用是关键的一步。这一问题的核心是基于辐射传输方程的数值计算建立起适合应用于遥感反演中分离大气与地表贡献的参数化表达式。本文对特定的气溶胶气候类型和可见/近红外波段建立起定量的表达形式,并对表达式的物理含义和拟合精度进行了分析。最后讨论了其应用的可行性和进一步的工作。     

一次雷暴前后大气折射率的多普勒天气雷达测量试验及结果

由温度、气压和水汽压决定的大气折射率会影响天气雷达电磁波的传播路径和目标回波的相位。因此,通过测量目标回波相位的变化能够算出大气折射率的变化,进而得到水汽信息,为研究局地对流天气和水汽平流提供资料。本文阐述了多普勒天气雷达反演大气折射率的原理和方法,并利用江苏省气象台的S波段多普勒天气雷达反演了一次雷暴过程前后的大气折射率,表明了雷达探测大气折射率的可靠性。这项工作有望为研究水汽变化和天气过程提供高分辨率的遥感资料,也可以为数值模式提供水汽场辅助数据,有良好的应用前景。     

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     

济南地区大气可降水量三种观测反演资料的对比分析

大气可降水量在研究大气辐射和吸收,以及全球的热量输送,尤其是暴雨的预报预测等方面都发挥着重要作用。应用2015年章丘站GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量数据,比较了三者之间的偏差特征。结果表明：GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量变化趋势一致,但也存在明显的系统偏差,量值从大到小分别是GPS/MET、微波辐射计、L波段探空。三者之间的偏差在春夏秋冬四季的差值都较为稳定;GPS/MET比微波辐射计偏大4.5 mm左右,不会因为季节的改变而明显地增大或减小。但标准差最大是夏季,其次是秋季,冬季最小。由于12：00 UTC水汽含量大于00：00 UTC,造成3种探测手段反演的大气可降水量在12：00 UTC的标准差几乎总是大于00：00 UTC,而相对偏差小于等于00：00 UTC。     

几种遥感对流层大气的新技术

根据声波或电磁波和大气相互作用而设计的远距离测定大气参数的技术,这是人们监视大气活动过程的一个重要突破。遥感系统的特点是:测定可在远距离进行,即无需将仪器放置在要测定的大气区域内;由单点可取得时空分辨率的一维、二维甚至三维空间分布的大气参数资料;可减少局地和瞬时扰动的失真影响,遥感测     

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