GMS-5卫星资料的变化和应用

叙述了ＧＭＳ－５卫星资料的变化，特别是展宽数字资料信息格式的变化，以及新获得的红外和水汽图象的应用。     

气象档案与气象资料的区别

1　气象档案与气象资料在概念上的区分气象档案是指天气观 (探 )测、天气预报和气象业务管理、气象科学研究中直接形成的 ,具有保存价值 ,并按照一定的归档制度 ,作为真实的历史记录集中保存起来的技术文件材料 (包括图纸、照片、报表、文字材料、磁性材料 )。气象资料是为气象     

数值天气预报中卫星资料同化应用现状和发展

卫星资料已大量应用于数值天气预报,占据了所用观测资料的主体并对数值天气预报效果的改善具有明显的作用。目前卫星资料的同化应用一方面在努力解决受地表辐射、云和降水影响的卫星观测资料的同化问题,以充分利用现有卫星资料并发挥其效能,同时发展适应伴随全球观测系统建立而带来大数量和多种类新类型卫星资料的同化应用。文章介绍了为满足卫星资料在数值天气预报中同化应用现状与发展而建立的两个卫星资料同化研究中心(JCSDA:Joint Center of Satellite Data Assimilation和NWP SAF:Satellite Applications Facility for Numerical Weather Prediction)的基本情况,并简要讨论我国数值天气预报中卫星资料同化应用。     

变分同化及卫星资料同化

文章介绍了变分同化方法和卫星资料同化，并就其实际应用中的一些问题进行了讨论。     

风云卫星高时空分辨率资料在热带气旋监测预报中的应用

阐述了高时间、空间分辨率卫星资料在台风结构、强度、路径和降水监测预报等方面的应用能力和现状。通过高时空分辨率卫星观测,在台风内部中尺度云团快速生消特征、外围及高低层环境气流演变和配合、台风降水的落区判断等方面都有了长足进展,从而推进了台风预报水平的提高。在此基础上,探讨我国未来FY-3极轨、FY-4静止卫星发展计划,将通过增加新仪器、提高区域观测频次和空间分辨率、组网观测等手段,进一步辅助提升台风定位、定强及风雨预报的准确率。     

卫星云图的格式转换

通过程序将GMS云图（PIL格式）转换为TGA格式，并叠加上底图，以便在电视天气预报中显示高质量的云图。     

高分辨率合成孔径雷达卫星反演风场资料在中国近海风能资源评估中的应用研究

由于海上测风非常昂贵,实地测风资料严重不足,而卫星反演海面风场资料可以有效地弥补这一缺陷,对近海风能资源评估具有至关重要的意义。近年来,欧洲太空局2002年3月发射的Envisat卫星搭载合成孔径雷达（SAR）图像产品在欧洲近海风能资源评估中得到了广泛应用。文中探讨了空间分辨率约1 km×1 km的SAR卫星反演海面风场资料应用于杭州湾近海风能资源评估的技术方法,通过杭州湾海域的实测风速与SAR卫星反演海面风速数据的对比分析发现：（1）14个实测站点中13个站的相对误差小于20%,其中7个站的相对误差小于10%,平均标准差为2.29 m/s;（2）以SAR卫星反演风速数据为基础计算的风能参数（形状参数和尺度参数）与实测数据计算结果的一致性较高;（3）将该数据同化进入WRF数值模式中,与控制试验相比,大部分检验站点的风速相关系数明显提高,标准差和相对误差也得到改善。SAR卫星反演风场资料可用于中国的近海风能资源评估。     

气象卫星云图的分形编码研究

将Ｊａｃｑｕｉｎ基本的自动分形图像编码方法与方块编码（ＢＴＣ）方法结合起来,研究一种新的图像编码方法,并针对气象卫星云图的特征,设计卫星云图的数据压缩方案,实验结果表明,在保证重建云图质量的前提下,与基本的自动分形图像编码方法相比,编码时间和压缩比有显著改善。     

中国气象卫星和卫星气象研究的回顾和发展

气象卫星和卫星气象是大气科学中发展最迅速、成就最显著的一项大气探测技术和新兴的分支学科。目前 ,气象卫星已经成为地球大气探测系统中的主要成员 ,而卫星气象学则正在覆盖地球系统科学中的主要方面。文中从 3个方面综述自 2 0世纪 70年代以来的 30多年时间内 ,中国在这一领域内取得的主要成就 :(1)中国气象卫星的发展历史和现状 ,重点介绍了中国的极轨和地球静止气象卫星的发射、运行状况和主要技术指标及发展史。 (2 )气象卫星遥感原理和方法等方面的主要成果 ,重点评述了大气温湿廓线遥感反演、云特性反演、气溶胶特性反演、降水反演和云迹风生成等 5个方面的主要成果。 (3)气象卫星资料应用研究成果 ,主要包括气象卫星资料在天气分析和预报中的应用、在数值预报中的应用和在气候监测和短期气候预测中的应用。此外还包括同化和气候监测与预测研究的最新成果。     

暴雨分级卫星云图模型和模式识别

详细分析了1982年与1998年各种暴雨过程的卫星云图，归纳出了暴雨分级卫星云图模型。对卫星云图模型进行了图象处理，提取出了卫星云图模型的纹理、结构、灰度等特征，用统计与句法相结合的方法进行模式识别，效果良好。     

卫星图像像元云分析的方案研究和初步试验

为了充分利用卫星图像逐像点的信息来构造更加精细的中尺度数值天气预报初始场，设计了静止卫星(GMS5)图像逐像点的云分析方法，并进行了初步试验。多种数据表明，分析结果是比较合理的。文中主要介绍了用可见光和红外通道的辐射值订正碎云分析，用红外水汽通道亮温差的直方图分布规律，并结合可见光反照率阈值分割子集，以及联合红外水汽通道的数据计算云高、判定云类等的方法。     

FY-1 METEOROLOGICAL SATELLITE DATA RECEIVING, PROCESSING AND APPLICATION

This paper summarizes the characteristics of Fengyun satellite and the properties of the data transmission,and also gives a brief introduction to the data acquisition and processing system. At last, it describes the productsderived from satellite data produced by this system and their applications in particular.     

基于深度图像目标检测的智能台风涡旋识别技术

基于2005—2020年的中国气象局台风最佳路径数据集以及葵花(Himawari)8和风云(FY)卫星云图数据,首先将卫星原始数据转换为FULLDISK灰度图像作为台风涡旋识别技术的图像来源,并制定新的VOC(Visual Object Classes)标注规范,构建了样本标注数据集。利用运行速度快、识别准确率高的人工智能领域经典目标检测SSD(Single Shot MultiBox Detector)模型作为台风涡旋识别的基础模型,并针对台风涡旋识别的独特性,特别是弱涡旋识别困难,提出一种迭代的SSD目标检测模型,明显提高了台风涡旋的识别精度。通过目标检测技术对卫星云图进行智能特征分析、抽取、识别和定位,实现了自动涡旋正确识别和定位,最终建立了智能台风涡旋识别技术。测试结果显示：该技术对强热带风暴级以下强度台风涡旋正确识别率为40%～80%,对强热带风暴级及以上强度台风涡旋正确识别率达90%以上,能够精准识别强台风级及以上强度涡旋,该技术为今后业务利用高时空分辨率卫星图像对台风进行实时精密监测提供了技术支撑。     

DETERMINATION OF GASEOUS COMPOSITION IN THE MIDDLE ATMOSPHERE BY USING HIGH SPECTRAL RESOLUTION METHODS

One of the crucial problems in study on the middle atmosphere is to determine theconcentration and distribution of some trace gases.In this aspect,sounding methods with highspectral resolution have been developed by many scientists.Some major trace gases and theirspectral characteristics,space-borne limb method for determination of trace gases in the middleatmosphere are introduced,requirements for used methods and instruments,development andchallenge encountered by sounding of trace gases with high spectral resolution are discussed in thispaper.     

气象卫星云图的多分辨小波分解及人工神经网络降水估计研究

采用多分辨小波分析对卫星图象进行预处理 ,在保留其特征信息的同时 ,减小了数据量 ,改善了神经网络训练过程的收敛性能 ,提高了处理速度。采用这一方法根据 GOES- 8的红外亮温图象和气象雷达资料对巴西圣保罗州中部的降水量估计进行了试验 ,取得了良好的效果。     

A PRELIMINARY STUDY OF FOURIER SERIES ANALYSIS ON CLOUD TRACKING WITH GOES HIGH TEMPORAL RESOLUTION IMAGES

Fourier series analysis is proposed as a new technique to address the problem of“sub-pixelmotion”in deriving cloud motion winds(CMW)from high temporal resolution images.Based on aconcept different from that of maximum correlation matching technique,the Fourier techniquecomputes phase speed as an estimate of cloud motion.It is very effective for tracking small cellularclouds in 1-min interval images and more efficient for computation than the maximum correlationtechnique because only two templates in same size are involved in primary tracking procedure.Moreover it obtains not only CMW vectors but potentially also velocity spectrum and variance.Apractical example is given to show the cloud motion winds from 1-min interval images with theFourier method versus those from traditional 30-min interval images with maximum correlationtechnique.Problems that require further investigation before the Fourier technique can be regardedas a viable technique,especially for cloud tracking with high temporal resolution images,are alsorevealed.     

高分辨地形对华南区域GRAPES模式地面要素预报影响的研究

华南区域GRAPES模式动力框架的更新使得高分辨地形数据能够进入模式。引入SRTM数据实现静态数据更新,结合模式内置数据,进行了批量模拟试验;通过站点检验方式,对批量试验结果进行对比,得出以下结论:对比业务使用的Topo10 m地形、Topo30 s地形、SRTM地形和基于SRTM多种插值方案得到的地形,海拔偏差的空间分布和分位数统计都有明显的改善,复杂地形区域的改善效果更显著。通过地面要素平均绝对误差(MAE)箱须图统计和模式西部站点绝对误差(AE)时间序列图对比分析,发现高分辨地形试验的2 m气温和10 m风速MAE和AE有大幅度的改善。高分辨地形对模式静态数据的改善是2 m气温和10 m风速MAE下降的主要原因,地形复杂区域对MAE改善的贡献高于模式其他区域。高分辨地形进入模式后会引起动力过程计算的虚假扰动,适当的滤波平滑能够抑制扰动,从而进一步提高预报精度。