FY-1C资料在云顶粒子热力学相态分析中的应用研究

中国发射的FY-1C极轨气象卫星有10个探测通道,包括可见光、近红外和红外波段.在对云顶粒子热力学相态进行数学模拟分析的基础上,利用FY-1C资料对实例进行了分析研究.结果表明FY-1C的通道6(1.58～1.64μm)适于探测云顶粒子的热力学相态.     

STUDY ON CLOUD CLASSIFICATIONS BY USING AVHRR,GMS-5 AND TERRA/MODIS SATELLITE DATA

This paper presents the automated pixel-scale neural network classification methods beingdeveloped at National Satellite Meteorological Center(NSMC)of China to classify clouds by usingNOAA/AVHRR and GMS-5 satellite imageries.By using Terra satellite MODIS imageries,anautomated pixel-scale threshold technique has been developed to detect and classify clouds.Thestudy focuses on applications of these cloud classification techniques to the Huaihe River and theChangjiang(Yangtze)River drainage basin.The different types of clouds show more clearly onthis cloud classification image than single band image.The results of the cloud classifications arethe basis of studying cloud amount,cloud top height and cloud top pressure.Cloud mask methodsare widely used in SST,LST,and TPW retrieval schemes.Some case studies about cloud maskand cloud classification in satellite imageries,which are related with the study of Global Energyand Water Cycle Experiment(GEWEX)in the Huaihe River and the Changjiang River drainagebasin are illustrated.     

应用小波收缩方法剔除MODIS热红外波段数据条带噪声

采用多元并扫方式 (1km分辨率 1 0元并扫 ,5 0 0m分辨率 2 0元并扫 ,2 5 0m分辨率 4 0元并扫 )的MODIS传感器由于各探测单元在轨响应差异而引起的条带噪声对MODIS定量产品的反演计算精度造成一定影响。这种影响在MODIS的热红外波段尤其明显。为了尽可能减少这种影响 ,提高MODIS定量产品反演精度 ,提出应用小波收缩方法剔除MODIS数据条带噪声。研究首先使用连续小波变换方法分析MODIS条带数据 ,确定MODIS数据条带噪声在小波系数域中的尺度。其次 ,在分析条带噪声模式的基础上 ,使用小波收缩方法对MODIS 1B数据进行噪声剔除计算。最后比较了分别使用噪声剔除前后的两组MODIS 1B数据反演得到的部分云和大气定量遥感产品 ,结果表明 ,使用剔除噪声后的MODIS 1B数据反演的定量遥感产品精度具有明显的提高     

基于辐射传输模式的中国典型区域大气样本库特征分析

在对中国区域北京、哈尔滨、杭州、昆明、拉萨、三亚、西宁7个代表站逐日探空资料进行质量检验的基础上，对其中1、4、7、10四个月(分别代表4个季节)的探空资料进行了大气温湿廓线的特征分析，同时又与目前国际上用于辐射传输计算的43条温湿廓线进行了简单的对比。结果表明，中国区域的大气廓线有明显的时间、空间分布特征，与海拔高度之间联系不大；仅用国际通用的温湿廓线进行我国区域的卫星正演、反演计算有其缺陷性，必须将具有我国天气、气候特征的大气样本补充进去。所收集样本可用于计算大气透射率、反演的初估场及反演结果的真实性检验等。     

利用NOAA卫星HIRS探测器监测东亚地区辐射收支的研究

地球－大气系统的辐射收支是描述地球和宇宙空间能量交换的重要参量，也只有从卫星平台才能直接观测大气顶的地球－大气系统的辐射收支。目前，长期的地－气系统射出长波辐射序列资料是从美国ＮＯＡＡ极轨业务气象卫星的甚高分辨率扫描辐射计测量中计算的，精度不能满足气候监测的要求。本文根据美国ＮＯＡＡ卫星高分辨率红外大气探测器（ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｎｆｒａｒｅｄＳｏｕｎｄｅｒ，缩写为ＨＩＲＳ）测量资料，研究了从中推算地球大气系统辐射收支的方法，并对计算出的１９９１年１月份东亚地区的地－气系统的辐射收支各参量、白天和夜间射出长波辐射差别分别进行了对比分析。结果表明，此方法计算的辐射收支分量，能揭示云和地球－大气系统的辐射分布特征及其分布细节，是进行区域气候研究的有效资料。     

近10 a中国对流层NO2的变化趋势、时空分布特征及其来源解析

利用卫星遥感资料, 分析了1997~2006年中国对流层NO₂的变化趋势和时空分布特征以及来源解析. 研究发现中国近10 a来对流层NO2垂直柱密度具有明显的增长趋势. 东部地区近10 a的NO₂垂直柱密度平均值(9.3×10¹⁵ molec/cm2)是西部地区(0.6×10¹⁵ molec/cm₂)的15倍, NO₂污染最严重的地区主要集中在京津冀、长江三角洲、珠江三角洲以及四川盆地等人口聚居和工业发达的地区, 与人口的分布有密切的关系. 由于气象因素、人居和自然环境等因素的差异, 东部和西部地区对流层NO₂浓度季节变化具有明显不同的特征, 东部地区在冬季浓度最高, 而西部地区在夏季达到极大值. 还分析了几个典型的超大城市对流层NO₂垂直柱密度变化趋势, 上海以每年~20%的增长速率呈线性上升趋势, 增长率最高. 卫星遥感同地面实测资料的比较和验证表明, 大城市对流层NO₂垂直柱密度与近地面的NO₂浓度呈现一致的变化趋势, 且与机动车保有量的变化有显著的相关性, 表明剧烈的人为工业和经济活动对对流层NO₂的来源有重要的贡献.     

STUDY ON THE MULTIVARIATE STATISTICAL ESTIMATION OF TROPICAL CYCLONE INTENSITY USING FY-3 MWRI BRIGHTNESS TEMPERATURE DATA

A technique for estimating tropical cyclone (TC) intensity over the Western North Pacific utilizing FY-3 Microwave Imager (MWRI) data is developed. As a first step, we investigated the relationship between the FY-3 MWRI brightness temperature (TB) parameters, which are computed in concentric circles or annuli of different radius in different MWRI frequencies, and the TC maximum wind speed (Vmax) from the TC best track data. We found that the parameters of lower frequency channels’ minimum TB, mean TB and ratio of pixels over the threshold TB with a radius of 1.0 or 1.5 degrees from the center give higher correlation. Then by applying principal components analysis (PCA) and multiple regression method, we established an estimation model and evaluated it using independent verification data, with the RMSE being 13 kt. The estimated Vmax is always stronger in the early stages of development, but slightly weaker toward the mature stage, and a reversal of positive and negative bias takes place with a boundary of around 70 kt. For the TC that has a larger error, we found that they are often with less organized and asymmetric cloud pattern, so the classification of TC cloud pattern will help improve the acuracy of the estimated TC intensity, and with the increase of statistical samples the accuracy of the estimated TC intensity will also be improved.     

东亚地区气象参数卫星遥感反演理论和方法研究Ⅱ:ISPRM和VSPRM2

在改进的同步物理模式（ＩＳＰＲＭ）实践基础上,根据泛函数变分原理,按ＴＯＶＳ遥感方程,提出了较普遍的变分同步物理反演模式（ＶＳＰＲＭ２）,其一级功能（ＶＳＰＲＭ１）和ＩＳＰＲＭ完全相同。ＶＳＰＲＭ从协合（ｓｙｎｅｒｇｙ）遥感反演机理,进一步拓宽和发展了ＩＳＰＲＭ模式。分析了ＶＳＰＲＭ２模式性能,指出这类模式的反演潜力。特别着重分析了模式的水汽核函数参数化和水汽遥感反演问题。针对这类非适定反问题的强欠定性质,为妥善使用先验信息,以获得精确的正演辐射率Ｒ。,还对透射率精确计算,低层温、湿廓线反演通道最佳选择和云层影响修正的改进作了进一步分析。经过长期业务运行条件反演比较实验,结果表明改进的物理反演方法（ＩＳＰＲＭ）是适于中国大陆包括青藏高原温、湿参数分布的反演方法,特别在有云条件下能反演出温、湿廓线。     

东亚地区气象参数卫星遥感反演理论和方法研究Ⅰ:ISPRM和SRRM

文中对10a来改进的同步物理反演方法(ISPRM)实践与发展进行了总结。在不违背先验信息和卫星测值之间独立的原则下,所做的改进都是针对这类非适定反演问题的欠定性(under-determinedness)进行的。由适定反演理论知道,正演是反演的基础,又是卫星辐射率测值输入和反演结果输出之间的桥梁。为了获得好的正演,就必须竭尽可能充分利用一切可以使用的先验信息,把非适定反演问题转化成适定的反演问题,从而通过Ridge回归或Bayes反演过程,把先验信息、理论模拟信息和卫星探测信息三者最佳地结合起来,以最大限度减少这类反演问题的欠定性对数值解的影响。     

地球辐射收支探测的目标方向订正模型构建：从地球卫星到月基平台

监测地球辐射能量收支的时空变化有助于增进我们对全球气候变化的理解。地球反射的短波辐射与发射的长波辐射是地球系统与外界进行能量交换的重要组成部分,也是地球辐射收支观测的主要参量。地球辐射探测仪是探测大气层顶辐射收支能量平衡参数的专用仪器。地球目标方向订正模型（Angular Distribution Models, ADMs）专指校正大气层顶地球-大气系统目标辐射各向异性的一系列非均匀因子,它是将卫星或月基观测的地球目标反射及发射宽波段辐亮度转换为辐射通量的有效途径。ADMs模型构建和算法优化直接影响基于空间观测推算地球辐射收支的最终解算精度。本文围绕地球辐射ADMs模型展开,回顾了过去几十年来ADMs模型的发展历程,着重介绍了目前应用于Terra与Aqua卫星的云与地球辐射能量系统（Clouds and the Earth’s Radiant Energy System, CERES）的业务化ADMs模型,分析了地球静止卫星与月基对地观测在地球辐射ADMs模型中的优势、问题与潜力。基于上述综述与分析,讨论星载与月基地球辐射ADMs模型进一步优化的决定因素。