微波辐射率仪和地物微波辐射率

根据微波辐射传输的特性,研制了微波辐射率仪,它可以隔离外界的干扰,用以研究不同因子对于地物微波辐射率的作用。微波辐射率仪由微波辐射计、辐射室和样品箱三部分组成。本文介绍了它的测量原理;在实验中对于微波辐射率仪的可靠性、稳定性及其精度进行了检验,结果证明其性能是好的,可在地物微波辐射率测量中使用。在实验中,进行了8.5mm和3.2cm波段地物(水、土壤)微波辐射率的测量,并分析其结果。     

双线偏振雷达探测的云和地物回波的特性及其识别方法

双线偏振雷达在定量测量降雨量的过程中，经常受到地物回波的干扰和影响。研究云和地物回波的反射率因子ＺＨ、差反射率因子ＺＤＲ的取值大小及两者的关系、空间变化梯度的结果表明：云的ＺＤＲ大于零，且有明显的随ＺＤＲ大于零、且有明显的随ＺＨ增加而增大的趋势，这反映了在强降雨回波中大粒子占的比例较大；而地物回波的ＺＨ和ＺＤＲ无明显变化规律，ＺＤＲ可正可负；云回波的空间变化率也明显小于地物回波。     

小旋转椭球粒子群的微波衰减系数与雷达反射率因子之间的关系

通过模拟及取样导出了小旋转椭球粒子群旋转轴呈 3种不同取向 ,而入射电磁波分别为水平发射水平偏振波及水平发射垂直偏振波时的衰减系数与雷达反射率因子之间的关系 ,获得 3种波长的具体表达式 ,并对结果作了物理分析。所得结果可直接用于雷达定量测量降水时的衰减订正。     

飑线型降水云微波辐射特性的数值研究

本文将三维云的微物理模式的输出作为三维辐射传输模式的输入，对降水云的微波上行辐射率同地球物理参数间的关系进行了初步研究。在侧边界条件不对称的情况下，如果不考虑实际存在的云间相互辐射作用而模拟降水云的上行辐射率时，模拟出的亮温在低频段将低估卫星上测到的亮温值；在高频段则依降水云上层含冰量的大小而异，即在降水云上层含冰量小的区域，将低估星上测到的亮温，且低估的幅度较低频通道的大，而在降水云上层含冰量大的区域，可能高估星上测到的亮温，但高估的幅度较小。     

CINRAD/SA雷达反射率因子产品特性及应用解释

结合济南CINRAD／SA雷达实际观测资料，对雷达反射率因子及其相关产品的特性和实际应用进行了阐述和分析，对实际业务应用有指导意义。     

差分反射率ZDR和反射率Ze测雨精度的对比分析

本文根据大量不同类型降雨的雨滴谱资料，分析了两种雷达测雨与滴尺度分布的关系，模拟计算了双线偏振雷达可测到的(R/ZH)-ZDR和常规天气雷达可测到的Z-R经验关系和它们在测量降雨率精度的对比分析。表明差分反射率ZDR对改进雷达测雨的精度有着明显的优势。     

用TRMM资料研究江淮、华南降水的微波特性

热带测雨卫星TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) 于1997年11月发射成功, 其首次携带了空载雷达, 有关资料已在网上对公众发布。利用热带测雨卫星上的微波成像仪TMI (TRMM Microw ave Imager) 资料以及其和测雨雷达TRMM/PR (Precipitation Radar) 资料联合反演的地面瞬时降水产品, 采用散射指数 (Is) 法从理论上探讨了我国江淮、华南降水尤其是暴雨的微波特性, 其中Is表达式通过江淮、华南晴空TMI资料统计回归得到。以联合反演的地面瞬时降水产品为真值, 用面积相当法对14个降水个例求Is降水阈值, 研究了阈值和降水面积以及85.5 GHz垂直通道最低亮温的关系, 并寻求了Is和降水的相关特征。研究表明:Is降水阈值随降水面积的增大或85.5 GHz垂直通道最低亮温的降低有增高的趋势; Is与强对流性降水瞬时雨强对应很好, Is≥60 K是一个好的暴雨指标。最后进行了初步的雨强反演试验研究, 由于TMI资料分辨率的提高以及时空配合较好的真值, 反演的地面瞬时降水与真值相关效果大大提高。     

雷达反射率资料的三维变分同化研究

应用天气研究和预报模式(WRF)三维变分系统中一种新的雷达反射率资料间接同化方法来进行反射率资料的三维变分同化研究,评估雷达反射率资料对夏季短时定量降水预报的作用.该方法不直接同化雷达反射率资料,而是同化由反射率资料反演出的雨水和估计的水汽.以2009年夏季北京地区发生的4次强降水过程为例,考察了北京市气象局业务运行的快速更新循环同化预报系统对京津冀地区雷达网的雷达反射率资料的同化性能以及雷达反射率资料和径向风资料同时同化的效果.数值试验结果表明:(1)同化反演雨水或水汽都能改善降水预报,但同化反演水汽对降水预报效果的改善起了更重要的作用;(2)同化反射率资料能极大地提高短时降水预报的效果,其稳定的正面效果可以延伸到6h的预报时效,而同化径向风资料不能得到稳定的正效果;(3)同化雷达资料时,应用快速更新循环同化预报系统是提高短时定量降水预报的一个有效途径.     

冬小麦群丛反射率农业气象数值模拟研究

运用农业气象学、气象学等理论建立了一个冬小麦群丛反射率农业气象数值模式。模式由辐射日变化反演、土壤反射率日变化反演以及植被反射率模拟等子模式耦合而成,运用该模式可以利用常规气象资料对冬小麦群丛反射率日变化进行较准确的模拟,实测验证结果表明模拟最大相对误差为12．1％,平均相对误差为6．3％,该模式为进一步估算农田热量平衡以及进行农业微气象研究提供了理论方法,并可充当作物生长数值模式中的一个子模式。     

LABORATORY STUDY ON MICROWAVE REMOTE SENSING OF GROUND TRUTH

In order to improve the interpretation of the earth system microwave remote sensing, the research of microwavespectrum characteristics of the ground truth (earth objects) was carried out in laboratory. A laboratory formicrowave remote sensing of the earth objects has been constructed to improve the remote sensing level, thelaboratory consists of four parts: the measuring system of dielectric constants, the microwave emissivity meter,the microwave reflectometer and the microwave remote sensing simulation experiment in field. In this paper,the principle of measurement, the correction of near field process, the structure of instrument, the calibrationmethod and the measurement of the earth substances, including soil, water and oil, are discussed. The labora-tory may supply the condition for measuring the parameters of thc earth substance remote sensing and help tointerpret the remote sensing data.     

LABORATORY STUDY ON MICROWAVE REMOTE SENSING OF GROUND TRUTH*

In order to improve the interpretation of the earth system microwave remote sensing,the research of microwave spectrum characteristics of the ground truth (earth objects) was carried out in laboratory.A laboratory for microwave remote sensing of the earth objects has been constructed to improve the remote sensing level,the laboratory consists of four parts:the measuring system of dielectric constants,the microwave emissivity meter,the microwave reflectometer and the microwave remote sensing simulation experiment in field.In this paper,the principle of measurement,the correction of near field process,the structure of instrument,the calibration method and the measurement of the earth substances,including soil,water and oil,are discussed.The laboratory may supply the condition for measuring the parameters of thc earth substance remote sensing and help to interpret the remote sensing data.     

近场反射过程中的微波辐射传输特性

地物微波反射率是卫星气象和雷达气象的重要信息,需要进行实验室内模拟自然的实验研究。只有解决近场反射过程中的微波传输问题,才能研究有据,测量准确。本文研究了近场反射过程中微波传输的特性和近场测量转换至远场情况的订正方法,在实验室内测量了标准反射面的反射特性,用实验证明了本文提出的订正方法的有效性。本文得到了理论与实验一致的结果。因此,这种近场订正的方法是实用的。     

中国近117年年平均气温变化的区域特征研究

用ＲＥＯＦ法以１６０站近４７年的年平均气温变化为依据将我国分为８个年平均气温变化区．以国内及临近国家长资料序列为基础,建立了反映我国各区及全国近１１７年的年平均气温标准化序列．从近１１７年气温变化来看,Ｉ～ＶＩＩ区都有升温趋势,全国平均气温的升温趋势为０．７６℃／１００ａ,北半球陆地则为０．６４℃／１００ａ．最大的为东北,华北、新疆,最小的为四川、贵州．从年代际尺度看我国与北半球陆地的平均气温的变化是相当一致的,相关系数高达０．９３,主要差别在于年际变化．     

双线偏振雷达天线辐射特性对差示反射率因子测量的影响

通过模拟分析,我们发现:由主瓣引起的水平和垂直偏振反射率因子dB数误差比旁瓣引起的同物理量dB数误差至少高一个数量级,并均与该点的反射率因子梯度有一定的相关性。主瓣引起的差反射率因子dB数误差有时可达到0.5 dB左右。这为今后对雷达天线的改进提供了依据。     

地面热红外发射率的天顶角变化效应

文中着重研究了自然地表面的红外辐射的方向特征 ,实地测量了发射率随观测天顶角的变化 ,分别对卫星资料反演地面温度和地面辐射测量作出红外发射率的观测天顶角修正 ,两者比较的结果表明 ,发射观测天顶角修正在精确地面温度的反演计算中不可忽视 ,尤其在大角度观测情况下 ,对某些地物发射率方向特征的修正比发射率本身的修正更重要。     

地表太阳紫外辐射强度变化对小麦影响的初步研究

研究表明，紫外辐射强度的增大，对小麦的生长、生理活动及产量的形成，均有不同程度的影响。紫外辐射增加的这些效应又和小麦的各种其他环境条件（如光、热、水等）存在着一定的关系，当某些环境条件处于胁迫状态时，则可能对紫外辐射的植物效应产生一定程度的遮掩作用，减弱其抑制强度。     

影响中国降水的热带气旋的气候特征分析

分析影响中国降水的热带气旋的气候特征表明,1951—2005年影响热带气旋的频数呈减少趋势,近10年其频数最小;近55年来影响热带气旋中超强台风的频数显著减少;5—11月是热带气旋影响中国的主要时期,7—9月为活跃期。影响热带气旋的源地主要有3个,源地存在明显的年代际和季节变化。影响热带气旋的路径随季节变化有明显的南北移动。影响热带气旋的影响期约为5.6个月,近55年其影响期呈缩短趋势,夏秋季的影响天数较长,冬春季较短。影响热带气旋频次的空间分布呈带状分布,由东南向西北递减,中国台湾省受热带气旋影响最频繁。影响热带气旋的年平均降水量自东南沿海向西北方向逐渐减少。     

青藏高原地表热状况对夏季东亚大气环流影响的数值模拟

本文利用有限区域有地形的5层原始方程模式,对青藏高原地区地表热状况在夏季东亚大气环流中的作用进行了一些数值试验和分析。结果表明:高原地面反照率、拖曳系数、蒸发系数以及土壤温度等的变化对大气加热增强时可造成高原上空及孟加拉湾一带的大气热源显著增强;对流层上层的青藏高压增强范围变大,并向西北方向偏移;热带东风急流加强北移;对流层低层西南季风加大;索马里、印度南侧和澳大利亚北侧的越赤道气流也增强;海平面上的大陆低压加深。同时,中南半岛地区及江淮流域的上升运动增强,降水增大,而我国东南沿海一带上升运动减弱,降水减少。     

静止轨道微波探测器视场偏差特征分析

现有的极轨微波仪器有着较强的穿云能力,空间分辨率较低,故目前而言,国内外鲜有针对微波探测器的视差分析研究,但若未来在静止轨道上搭载空间分辨率较高的静止轨道微波探测器,则微波视场内的视差问题不容忽视。针对未来发展的静止轨道卫星微波探测器,利用辐射传输模式CRTM模拟该类仪器的亮温,并分析其受视场内云影响所产生的视场偏差,结果表明空间分辨率越高,视差问题越明显;天顶角越大,云顶高度越高,视差越大。除此之外,以台风和高云的个例对实际情况中微波探测仪内视差误差进行了展示,说明静止轨道微波仪器尽管有较高的时间分辨率,但是因为视差的存在,仍然会对台风预警的准确性产生影响。