厚度对月壤微波辐射亮温的影响

基于嫦娥系列卫星微波辐射计数据的月壤厚度反演是中国月球科学研究的重要目标之一。基于辐射传输方程,数值模拟了不同频率、（FeO+TiO₂）含量和表面温度条件下厚度对月壤微波辐射亮温的影响;基于嫦娥二号卫星微波辐射计（Chang’E Lunar Microwave Sounder,CELMS）数据,结合Apollo 计划获取的月壤厚度资料及其他月壤厚度资料,系统分析了厚度对CELMS观测数据的影响。结果表明：频率、（FeO+TiO₂）含量、表面温度对亮温的影响远大于厚度对亮温的影响,是基于CELMS数据进行月壤厚度反演的重要影响因素;低频、低（FeO+TiO₂）含量、低温条件下,厚度对CELMS数据的影响最大;利用3 GHz、凌晨时刻的CELMS数据进行月陆地区月壤厚度反演可行。研究结果对基于嫦娥系列卫星CELMS数据的月壤厚度反演具有重要参考意义。     

基于SSM/I被动微波数据的中国积雪深度遥感研究

通过对积雪和其他地物的被动微波辐射计SSM/I的微波亮温进行波谱分析,提出了一个识别积雪的SSM/I微波检测方法,与MODIS的5 d合成积雪范围数据进行了比较,结果表明SSM/I的积雪范围与MODIS基本一致.对提出的SSM/I的微波积雪深度反演方法进行了验证,与2006年冬季每日的中国地面积雪深度观测数据的相关系数R的平方为0.46～0.54,偏差为-0.3～0.8 cm,均方根误差rmse为4.4～6.8 cm.     

湖冰遥感监测方法综述

本文综述了多光谱和微波数据监测湖冰冻结、消融及冰厚的方法,并比较了各种方法的优缺点,最后运用MODIS和AMSR-E监测了纳木错2007/2008冬半年冰情.湖冰监测方法主要有阈值法和指数法.阈值法是根据冰水反射率、温度、后向散射系数等特征因子的不同直接区分冰水.精度较高,误差在5天以内.指数法主要是根据冰水波谱特性和极化特性.做波段运算后间接区分冰水.冰厚监测常采用经验公式法,用实测数据与反射率、极化比、亮温等建立关系式反演整个湖泊冰厚,此方法适用于特定的某个湖泊.冰厚识别是湖冰监测的难点,主动微波比多光谱数据更适合监测冰厚.从数据本身来讲,热红外、被动微波等高时间分辨率数据比可见光、主动微波等高空间分辨率影像更适合监测大面积湖泊冰情.基于多源遥感数据,发展自动反演算法将是湖冰遥感监测发展趋势之一.     

基于多层土壤温度的地表冻融变化被动微波遥感验证分析

目前基于被动微波遥感技术的地表冻融变化监测对垂直剖面内表层土壤温度的差异考虑较少。该文从判别算法和多层土壤温度差异性两方面进行分析,结果显示:1)基于准发射率和基于亮温标准差的冻融判别算法的判别结果均与1 cm表层土壤地面监测结果吻合率最高,表明被动微波冻融产品的验证应尽可能使用最靠近地面的土壤层温度,两种算法在1～5 cm不同深度表层土壤的验证中均显示出较大差异;2)土壤表层温度在0 cm和5 cm深度处的相关性极好,但在冻融判别阈值0℃附近存在较大差异,该差异是导致判别误差的重要来源。研究结果对于地表冻融参量的定量化、精细化遥感监测研究具有理论意义和应用价值。     

利用HY-2微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度方法研究

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。 本文研究了利用HY-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品并对产品精度进行了初步验证,验证结果表明：三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近,多年冰密集度的反演精度需要进一步提高;本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化,发布实时产品奠定了基础。     

中国西部积雪微波遥感监测

用１９７８─１９８７年多通过微波扫描辐射计（ＳＭＭＲ）所获取的地表微波亮温及亮温－雪深区域订正反演算式，计算了１００°Ｅ以西中国境内年与季的平均雪量和雪盖率，以及它们的年际变化，阐明了积雪时空的变化。所取得的高原及高山低山积雪监测结果，为当地积雪资源的开发利用提供了可靠依据。     

利用海洋(HY-2)卫星微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星微波扫描辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品,并对产品精度进行了初步验证,验证结果表明:三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近,多年冰密集度的反演精度需要进一步提高。本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化,发布实时产品奠定了基础。     

被动微波反演土壤水分的L波段新发展及未来展望

土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)卫星的发射成功,L波段被动微波遥感技术逐渐成为大尺度土壤水分监测的主要手段,促进了“射频干扰的检测与抑制”、“植被光学厚度反演与植被影响校正”以及“土壤粗糙度参数化方案”等关键问题的研究。本文梳理了“基于微波植被指数的L波段多角度数据反演土壤水分算法研究”项目的最新研究成果,同时评述了围绕以上关键技术问题所取得的国内外研究进展,并对土壤水分微波遥感的未来发展进行了展望。     

基于Radarsat-2 SAR图像分类与HY-2微波辐射计反演获取北极海冰密集度的比较研究

在北极东北航道东西伯利亚海和楚科奇海交汇的关键区域,利用四景2012年北极夏季Radarsat-2 SAR海冰图像,通过图像分类提取了海冰密集度;同时采用NASA TEAM算法,基于海洋二号(HY-2)卫星扫描微波辐射计亮温数据反演了对应区域的海冰密集度;并引入美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的SSMIS海冰密集度产品进行了对比研究。通过不同来源海冰密集度数据的分析发现HY-2、SAR和SSMIS的结果在4个研究区域上的分布趋势基本吻合;但在海冰边缘区,由SAR图像分类得到的海冰密集度高于HY-2和SSMIS的反演结果,说明了高分辨率的SAR图像在监测边缘区小尺寸浮冰上有优势。三种数据中,原始分辨率相同(25 km)的HY-2与SSMIS的结果最为相近,而HY-2同SAR的相关性与SAR同SSMIS的相关性一致。在冰边缘,HY-2的反演值偏低于SAR和SSMIS的结果,这是受该处较高水汽含量影响的结果,也是未来发展HY-2微波辐射计反演算法需要重点改进的地方。     

地面稠密观测资料在强对流天气监测预警中的研究进展

综述国内外数篇论文,从强对流天气监测、预报预警、模式同化3个方面总结分析了近年来地面稠密观测资料的应用与优劣之处。综述表明:地面加密自动站、风廓线雷达、地基GPS、雨滴谱仪等多种观测仪器组成的地面稠密观测网具有时间尺度密集、覆盖面积广泛、能捕捉较多细微变化的优势,通过该观测网所得数据总结出的一系列指示性指标在强对流监测预警中具有重要的指示意义。但因中国地形天气情况复杂多变、数据缺失、仪器造价昂贵等问题,导致该观测网所得指示性指标不能适用于中国全境,应根据该观测网数据分析总结适应本地的预报指标。     

基于AMSR-E遥感数据的北极冰间湖面积变化分析

利用4种遥感数据:AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)36GHz与89GHz亮温数据反演的海冰厚度以及相应波段的海冰密集度数据,结合海冰密集度和厚度两种方法提取北极冰间湖面积,分析东西伯利亚沿岸和阿拉斯加沿岸在2003—2011年期间1—4月冰间湖面积变化,并比较不同数据和算法之间的差异。结果表明:(1)1—4月份冰间湖面积变化形态相似,但数值不同,从长期看,基于AMSR-E 89 GHz亮温数据反演的海冰厚度数据计算的冰间湖面积呈上升趋势,变化率为273.33 km~2·mon~(-1),而AMSR-E 89 GHz和36 GHz波段的海冰密集度及基于AMSR-E 36 GHz亮温数据反演的海冰厚度数据计算的结果呈下降趋势,分别为-68.91km~2·mon~(-1)、-42.74 km~2·mon~(-1)和-41.91 km~2·mon~(-1);(2)数据分辨率高能够更精细分辨冰间湖,得到的面积大,反之则小;(3)由于基于海冰密集度和基于海冰厚度两种方法对冰间湖的定义不同,海冰厚度方法计算结果要大于海冰密集度结果;(4)冰间湖面积变化存在地域差别,白令海峡以西海域冰间湖统计差异较为明显,而以东海域则较弱。     

一种基于AMSR-E的地表温度半经验反演模型

基于被动微波辐射传输方程,结合De Jeu建立的透过率与微波极化差异指数的通用关系式,以及Smiths建立的地表温度与大气总可降水量的经验关系,构建了一套基于AMSR-E影像的地表温度半经验反演模型,该模型无需借助其他辅助数据,便可从AMSR-E 6.9GHz和10.7GHz两个波段的亮度温度模拟得到地表温度变量。对2009年我国地表温度进行实例模拟和验证,结果显示,该地表温度模型的平均反演精度达到2.54℃（R2=0.79）,是一种简单有效的被动微波遥感地表温度模拟方法。     

应用AMSR-E 89GHz遥感数据反演北极多年冰密集度

被动微波辐射计AMSR-E在89GHz频段的空间分辨率几乎是其它低频段的2倍。到目前为止,已经有成熟的算法采用AMSR-E 89GHz频段的数据来反演整体海冰的密集度,而本文根据89GHz频段亮温数据针对一年冰、多年冰以及无冰水面的不同特性,提出了一种反演多年冰密集度的方法(AC)。计算了2007年北极的整体海冰和多年冰密集度,并与NASA TEAM算法(NT)的结果作了比较。对于整体海冰密集度,两种算法反演的结果基本一致。从日平均上来看,AC算法得到的整体海冰覆盖面积只比NT算法多25万km2。但是对于多年冰的反演结果,AC算法得到的结果比NT的结果要多出146万km2,冬季差别尤其大。造成这种差别的原因可能是AC算法对于北极表面气温的变化比较敏感。另外,AC算法计算得到2007年最大海冰覆盖面积为1400万km2,最小海冰覆盖面积为400万km2,这与其它研究结果一致。     

干旱区土壤盐渍化遥感监测方法研究

准确提取盐渍化信息对土壤盐渍化监测和研究盐渍化动态变化具有重要意义。先对除去TM6含有6个多光谱波段的TM图像分别做主成分、缨帽变换，然后在对遥感数据和其派生数据分析和实验的基础上，得出TM数据的可见光和近红外波段之一和第三主成分及缨帽变换后的绿度特征做彩色合成能较好的揭示土壤盐渍化信息，TM数据多光谱波段的选取依研究区而定，此方法的效果受土壤含水量的影响。最后对合成图像分类得出了研究区盐渍地的数量和分布情况。     

基于神经网络的超光谱热红外辐射传输模型快速算法

基于径向基函数(RBF)神经网络技术设计了一种新的超光谱热红外大气辐射传输模型快速算法,通过模拟实验,确定神经网络样本和输入输出数据,并对典型波段训练出相应的多层神经网络,用于快速计算超光谱热红外大气顶部辐射传输亮度.实验中分别训练了9 μm、10 μm和12μm波长处相应的神经网络,实验结果表明所建算法不仅具有较高的计算精度,而且每个波长对应亮温的计算速度比利用4A模型的计算速度最多可提高100倍以上,同时,在波段的选择上也具有更高的灵活性.     

不同月海冰边界提取算法对南极海冰变化的影响分析

海冰与海水的交界地带是海-冰-气相互作用的重要区域,其变化会影响海洋生物栖息地的联通状态和海洋、大气的交换,确定海冰边界对于分析海冰动态变化具有重要意义[1-2]。被动微波传感器为长期监测海冰变化提供了大尺度的连续观测数据。从经典统计、随机集理论出发,应用三种由被动微波日均海冰密集度数据提取月均海冰边界的方法,分析三种月均边界的差异,以及不同月均边界提取方法对海冰长期变化分析的影响。     

中国大气本底观测发展概述

中国早期的大气本底观测网建设起步于上世纪80年代初，并于10a后基本建成。目前，中国气象局、中国科学院在原有观测站的基础上各自建设和发展着自己下属的大气本底观测网络。全球大气观测网给出了一整套开展大气本底观测的技术标准，各国均予以严格遵循。20多年来，中国大气本底观测工作在基础数据积累以及观测标准制定等方面取得了较大进展，与此相关的科学研究也取得了长足进步。最后对中国大气本底观测发展过程中存在的一些问题进行了探讨。     

701和L波段雷达测风探测资料的对比统计分析

利用蒙自探空站高空探测系统换型的对比观测资料,通过质量控制,对701雷达和L波段雷达探测数据进行筛选,按时间序列分别对雷达探测3个要素进行图形比较分析,同时应用统计学方法,对规定等压面上的风向、风速进行统计分析,根据统计结果,判定L波段探测资料离散度较小,更为准确、可靠。     

基于FTIR和MODIS数据估算新疆沙漠宽波段地表比辐射率

基于FTIR和MODIS数据,建立了新疆沙漠宽波段（8～13.5 μm）地表比辐射率的最优估算模型。首先,利用傅立叶变换热红外光谱仪观测的塔克拉玛干沙漠地表比辐射率光谱数据,结合同期MODIS温度/比辐射率产品MOD11A1的29、31和32波段比辐射率值和MOD09A1的第7波段反射率值,建立宽波段地表比辐射率估算模型,并分别采用观测数据和光谱库数据验证了模型的精度,估算结果的均方根误差分别为0.0041和0.0081。其次,选择最优估算模型,利用MODIS数据,估算了新疆4个沙漠的宽波段地表比辐射率,得到了沙漠地表比辐射率的空间分布特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠和库鲁克库姆沙漠气候干燥稳定,地表比辐射率分布较为均匀,范围为0.850～0.915;古尔班通古特沙漠受到植被和地表水分的影响,比辐射率空间分布不均匀,范围为0.890～0.915;库木塔格沙漠的地表比辐射率分布与其羽状地表类似,范围为0.860～0.910。     

应用风云三号D星微波数据估算北极海冰面积和边缘线的精度评估

风云三号D星搭载的微波成像仪(microwave radiation imager,MWRI)可提供被动微波数据以实现全北极尺度的海冰面积和海冰边缘线研究。基于MWRI数据获取北极海冰面积和海冰边缘线的相关研究较少,且精度验证工作不足。使用基于6种算法的MWRI数据的海冰密集度结果,提取北极的海冰面积和海冰边缘线,将专用传感器微波成像仪/探测仪(special sensor microwave imager/sounder, SSMIS)和先进微波扫描辐射计(advanced microwave scanning radiometer2,AMSR2)数据作为对比,使用中分辨率成像光谱仪(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)融合产品(2019年8月26日—12月31日)评估精度。结果表明, MWRI数据的海冰面积随时间变化的趋势与MODIS融合产品基本保持一致。MWRI提取的海冰边缘线相比SSMIS更接近MODIS融合产品获得的结果,均方根误差约为20～30 km。这些差异主要和数据间时空分辨率有关。总之, MWRI具...