空对地微波遥感大气温度分布的数值试验

本文讨论了地表对微波测温核函数的影响,运用最优化技术,得到了一组基本上与地表特征无关的最优核。运用统计最优反演方法对50组模拟的微波辐射资料进行了反演,并讨论了观测误差对反演精度的影响。     

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。     

微波遥感大气温度层结的原理和试验

一、引言 利用5毫米微波段大气辐射的地面遥感,反演大气温度压力层结。本文将讨论它的原理、仪器和试验结果。这项工作最初在北京大学进行原理性的探索。随后分别与上海气象仪器厂和北京768厂合作研制成A型微波辐射计及B型微波辐射计两种试验样机,并对两种试验样机作了野外考察试验。从观测结果上看,可以用它遥感十公里以下大气温度层结,低空逆温能够明显地反应,高空逆温反演误差较大。5公里以下均方根误差在2—3°K以内,5公里以上误差还要大些。     

微波遥感大气展望

一、遥感是一种探测的手段它是在不与物体直接接触的情况下,接收物体发射或散射的电磁波或声波信息,经过反演技术,显现出物体的特性.微波遥感大气是利用接收大气发射出来的微波噪音,用以遥感大气的特性和天气的变化. 由于大气气体分子或水滴中水分子的热运动,使之不断地发射出电磁波辐射,它作为遥感的信息.在大气遥感中经常使用红外波段信息和微波波段的信息.由于微波有穿     

行星大气温度分布的气候理论

应用郭晓岚的辐射通量计算格式,本文设计了一个二维能量平衡的气候模式,用此模式计算了地球大气、火星大气和金星大气中的温度分布。理论结果和观测接近。     

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。     

带状恒定大气环流下的地面气压分布

本文解决的是带状恒定大气环流下地面气压的分布.应用的是适用於大范围运动即大气环流的粘性流体力学方程式.并假定运动学的湍流粘性系数是高度的线性函数.     

稳定大气近地面层的风和温度廓线

本文不做风和温度廓线相似性假设,使用最小二乘法分析位于粗糙、不均匀地形上北京气象专用塔在稳定条件下的平均风速和温度测量资料。结果表明,在近地面层,从弱稳定到强逆温的较宽的稳定层结范围内,对数加线性规律都是适用的;廓线参数βu和βθ不是常数,它们的数值随大气稳定度而变化。文中给出的经验公式表明:廓线参数随Ri的增大而减少,随L的增大而增大。在临界理查逊数的两侧,廓线参数随Ri的变化遵循不同的规律。文中还表明,廓线相似性假设仅对大气层结稳定度较弱时才是真实的;当稳定度增大时,廓线变成不相似,P值随Ri的增大而增大。     

微波遥感在大气边界层预报中的应用

本文利用5mm(54.5 GHz)微波辐射计遥感大气边界层的温度廓线,并利用大气边界层数值模式,预报大气边界层的发展。首先改善5 mm微波辐射计遥感大气温度层结的方法,提高精度;其次建立模拟和预报大气边界层发展的一维数值模式,用微波辐射计观测结果每3小时对模式进行一次初始化,使模式能跟踪和预报实际大气边界层的发展,并用实测资料做了验证。     

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。     

地基微波遥感大气水汽总量的普适性回归反演

本文利用不同季节、经纬度和海拔高度的历史探空资料为样本,用回归分析和岭回归分析相结合建立了适用于全球各地的双波长地基微波辐射计遥感晴空大气水汽总量的回归方程.多种数值检验表明,所提出的反演关系式的精度较高能提供实际应用.同时,将20.6和31.65GHz及22.2和35.0GHz两组频率对的结果作了比较.     

热带大气高频温度异常对大气低频振荡影响的数值模拟研究

用中国科学院大气物理研究所的ＩＡＰ模式对发生在热带地区的高频温度异常进行了数值模拟。与控制试验结果对比，得知大气中的季节内振荡及双周振荡是大气变化的固有特性。当热带地区出现高频温度异常时，会影响大气中的各种物理量场，并以季节内振荡的影响最为明显，其主要表现是使原有的中高纬度季节内振荡作用减弱，而高频振荡部分加强，对异常响应的作用在低纬地区表现为：中上层以相当快的速度向东西两个方向传播，尤其以向东传     

陆地上空大气温度廓线及地面辐射参数的卫星遥感

本文利用TIROS—N系列卫星HIRS—2资料,结合相应的无线电探空,提出了一个处理卫星遥感方程中地面辐射因子的新方法,在反演大气温度廓线的同时,还获得了地面温度及其比辐射率与统计反演方法得到的结果对比表明,本文的方法对低层大气的温度反演精度有明显的提高。地面温度及其比辐射率的结果也是合理的。     

大气近地面层中不同温度层结下的湍流运动

本文运用相似理论,在物理分析的基础上试图从统一的观点来讨论不同温度层结下的湍流运动。由强迫对流到自由对流的过渡趋势假定是连续的,对极端稳定层结时湍流运动的特点提出了看法。选取了符合物理分析所要求的通用函数的形式,设法确定了其中的参数的值,并进而建立了根据梯度观测资料计算湍流系数及各种湍流输送通量的公式及图表,并用不同资料进行了检验。     

Raman激光雷达探测对流层中上部大气温度分布

介绍了一台氮分子(N2)Raman激光雷达系统.利用N2分子Raman散射和气溶胶及分子的Mie-Rayleigh散射信号,通过同时订正分子、气溶胶和臭氧的衰减,反演出对流层中上部大气密度和温度的垂直分布,其结果与常规球载无线电探空仪探测资料对比,在8～18 km范围内表现了较好的一致性.其中,二者测量的温度在9～15 km高度内相对差别小于4 K.     

青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流影响的数值研究

用一个在NCAR的气候模式CCM1（R15L12）基础上改进和发展起来的CCM1（R15L7）-LNWP长期数值预报模式,以国家气象中心1992年4月1日客观分析资料和NCAR的固定个例（1975年1月16日）为初始场,进行长期数值预报试验,研究了青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流的影响。结果表明,当月平均的青藏高原地面拖曳系数与全球其它陆面月平均拖曳系数之差由0.0008增大至0.004时,预报效果得到了明显改进。青藏高原至巴尔喀什湖之间的（300 hPa和500 hPa）温度差可增大3℃,从孟加拉湾一带至青藏高原的温度差可减小1.5℃,使得在青藏高原及其北侧高空西风增强（增强中心在40°N的250 hPa层）。在青藏高原南侧的25°N的250 hPa出现西风的减弱中心,有利于晚春季节东亚南支西风急流的北移。青藏高原的地面拖曳效应有利于在春季加大其迎风坡和背风坡效应,加强北半球经向三圈环流及全球经向环流。     

微波遥感海上大气可降水和云液态含水量

根据历史探空资料,对西太平洋海域中有代表性的热带和亚热带地区的云天大气做了l.35cm和8.5mm波段的辐射传输计算,揭示了海上云天辐射传输的某此特征。在此基础上,对原有的一种反演云天大气可降水(Q)及云的垂直积分液态含水量(L)的方法做了相应的改进。 1985年12月至1986年1月用船载双波长微波辐射计取得的西太平洋热带海域中的实际观测结果。着重给出了该海域中Q及L的日变化,对流云Q和L场的水平结构及弱冷锋过境时Q及L的演变等方面的个例。 此外,模式计算及海上观测都表明,8.5mm波长辐射计也可以单独探测海上晴空大气可降水。在此基础上,提出了有可能用两波长辐射计的独立测值进行相互比较来判断视野中是否有云。     

青藏高原云和大气对被动微波遥感积雪雪深的影响

利用AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)观测的2002 2011年青藏高原上空大气顶上行微波亮温(TB_(TOA)),经过辐射传输计算,对水汽和非降水云进行订正,推算出相应的高原地表上行亮温(TB_(SRF))。并用这两组亮温估算了青藏高原地区的雪深SDTOA和SD_(SRF)。通过个例和近10年统计研究发现,低频18.7 GHz亮温几乎不受影响,而大气顶处36.5 GHz亮温明显高于相应的地表亮温。不考虑这一效应,忽略大气的影响将造成青藏高原雪深反演低估(SD_(TOA)SD_(SRF))。这种低估在多个个例中出现,在多年平均尺度上也很显著,不可忽略。直接用大气顶微波亮温反演雪深,将造成绝对误差2~3 cm。在青藏高原雪深较浅的区域,相对误差很大,为50%~80%。而在高原雪深较深的地区,相对误差较小为10%~20%。该误差(SD_(TOA)-SD_(SRF))和云水路径呈较强的负相关(R=-0.45),敏感性为-0.047 cm·(g·m~(-2))~(-1),该误差对冰云的敏感性较低,和水汽的相关性更弱。通过与MODIS雪盖产品比较发现,用地表出射亮温反演的雪深SD_(SRF)与MODIS雪盖产品吻合得更好。     

地面雷达-辐射计联合测量降水的数值实验

利用地面辐射计作为雷达定量测量降水的一种补充手段,是近年来刚刚发展起来的方法。中国科学院大气物理研究所在1980年研制了8mm和3.2cm的雷达一辐射计联合系统,进行了一些实测试验,并提出了这种联合系统测量降水的求解方案。本文通过数值实验方法,对3.2cm波段上的这种方法以及另两种雷达测雨的求解方法进行系统的考察和比较,对每种方法由各种因子引起的误差进行了初步讨论,从而对三种求解方法的实际可行性得出一些有意义的结论。     

各层北半球环形模态异常与地面大气温度的关系研究

文中研究了不同气压层的北半球环形模态异常时,与之相应的北半球地面大气温度的变化及其月际变率特征。为衡量温度变化的程度,使用偏最小二乘回归方法定义了一个新的耦合指数。该指数定义为对地面气温距平场和北半球环形模态指数做偏最小二乘回归分析的第1主分量。分析表明,该指数可以较准确地表现出北半球环形模态异常时相应的整个温度场变化程度。通过该指数序列分析和环形模态异常时地面气温合成分析,比较了处于不同气压层面的北半球环形模态异常与地面大气温度异常的不同关系。(1)不同层面的北半球环形模态异常与同时期的地面温度关系比较:1月对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面温度异常关系最密切,密切程度超过其他气压层的北半球环形模态异常,与2月地面温度关系较显著的是1月平流层低层的北半球环形模态异常;(2)环形模态异常与地面气温耦合关系的月际变率分析结果:1月位于对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面气温耦合关系最强烈,与其他各月地面气温的耦合逐月递减,4月之后变得不明显;1月平流层低层的北半球环形模态异常除了与1月气温关系密切外,还与2、3月地面气温关系密切,4月之后不明显。