美国利用NOAA极轨环境卫星反演海面温度的发展现状

自1990年以来,美国国家海洋和大气局(NOAA),国家环境卫星资料和信息服务中心(NESDIS)一直利用改进的甚高分辨率辐射仪(AVHRR)多个红外通道数据和非线性算法,提供卫星海面温度(SST)资料.该文从辐射传输方程入手来描述线性及非线性SST算法,阐明非线性算法比线性算法精确,并介绍了目前美国在这方面工作的进展.     

利用NOAA卫星资料反演最高地表温度

建立了以华北平原日最高地表温度实测值为非独立变量，ＡＶＨＲＲ的第４、３、５通道亮度温度为独立变量的线性回归方程，以及ＡＶＨＲＲ第４通道亮度温度等为独立变量的线性回归方程。经分析认为，后者是估算我国北方地区冬季晴空无冰雪覆盖情况下最高地表温度较合适的回归方程。     

NOAA——12卫星反演资料的初步分析和应用

ＴＯＶＳ资料密集并能覆盖无测站地区。通过对ＴＯＶＳ资料的初步分析的研究，发现ＴＯＶＳ资料能比较准确地反应出天气形势及天气系统的演变，其可用性是明显的。     

热红外遥感反演地表温度研究现状

地球表面温度是一个重要的水文、气象参数,它影响着大气、海、陆之间的感热和潜热交换,是诸多研究领域不可或缺的基础资料,精确定量反演陆面温度的成果将推动旱灾预报和作物缺水研究、农作物产量估算、数值天气预报、全球气候变化和全球碳平衡等领域研究的进展。因此,利用卫星遥感资料进行地表温度的反演已成为目前遥感定量研究中的重要任务之一。本文阐述了遥感反演地表温度的原理及各种方法,对各种方法所要解决的关键问题及优缺点做了评述,最后展望了遥感反演地表温度的发展趋势。     

基于ENVI二次开发的遥感雪面温度反演方法

针对MODIS数据的分裂窗算法进行了简要介绍,通过ENVI(ENvironment for Visualizing Images)二次开发,实现了直接利用MODIS lB数据进行雪面温度反演。在ENVI二次开发环境下,编程实现了该算法,并给出了具体的数据反演处理流程。以我国新疆北部为例,将反演结果与气象站雪面温度观测资料对比。结果表明:系统反演得到的雪面温度分布规律与观测资料一致,反演的平均误差为1.73℃,基本反映了北疆地区的雪面温度分布情况;利用ENVI二次开发可以实现遥感数据的批量处理,从而快速准确地得到一个长时间序列的结果。     

利用MODIS反演四川盆地地表温度与地面同步气温、地温观测值的相关性试验

通过对MODIS反演的地表温度与四川盆地自动气象站观测的准同步地面空气温度T_a和0 cm地温T_s的相关分析,结果表明:对于非均匀下垫面,卫星反演地表温度T_(LS)分别与T_a和T_s的相关系数稳定性都不好,不同卫星过境时间的相关系数差异很大。但(T_s-T_(LS))与(T_s-T_a)却有着既显著又稳定的线性相关,不同卫星过境时间的相关系数都达到0.8以上,具有良好的相关性。基于卫星反演地表温度和空气温度的地温统计模型,其标准误差为4.85℃。     

我国利用MODIS数据反演陆面温度的研究进展

陆面温度（LST）是区域和全球尺度地表物理过程中的一个关键因子，亦是研究地表和大气之间物质交换和能量交换的重要参数。因精确反演LST具有一定的难度，因此反演LST成为当今研究的热点之一。现较详尽地介绍目前常用的利用MODIS数据反演LST的算法：推广的分裂窗算法，白天／夜间LST算法、单窗算法，并阐述了各种算法的研究概况，并针对其研究进展情况进行讨论分析，提出相应观点。     

利用MODIS反演四川盆地地表温度与地面 同步气温、地温观测值的相关性试验

通过对MODIS反演的地表温度与四川盆地自动气象站观测的准同步地面空气温度Ta和0 cm地温Ts的相关分析,结果表明：对于非均匀下垫面,卫星反演地表温度TLS分别与Ta和Ts的相关系数稳定性都不好,不同卫星过境时间的相关系数差异很大。但（Ts-TLS）与（Ts-Ta）却有着既显著又稳定的线性相关,不同卫星过境时间的相关系数都达到0.8以上,具有良好的相关性。基于卫星反演地表温度和空气温度的地温统计模型,其标准误差为4.85 ℃。     

TRMM卫星微波成像仪资料的陆面降水反演

为了探讨微波亮温与降水的关系,用TRMM卫星上微波降水雷达PR、微波辐射计TMI资料和973资料组提供的2002年6～7月120站的每小时自记降水记录,采用逐步回归方法,反演陆面降水.通过资料匹配分析显示,由于时空匹配问题,站点降水与微波辐射计亮温及亮温的组合因子的相关性并不高,明显低于TRMM卫星的测雨雷达PR与微波辐射计亮温及其组合因子的相关程度,因此仅用微波亮温和站点降水难以建立较好的反演算式.结合时空匹配较好的TRMM卫星降水雷达PR、微波辐射计TMI资料,建立新的算式,并且和其它算式进行比较.就反演降水结果而言,新算式比原有算式有一定改善,但对6～10 mm/h的降水来说,新算式与原有算式反演结果都较差.     

交叉定标产生的NOAA卫星长期大气温度观测资料

介绍一套用于气候变化研究的NOAA卫星微波观测资料, 资料为全球5 d平均, 2.5°×2.5°经纬网格, 3个深层大气(对流中层、对流层顶以及平流层下层)的温度分布。该文简介了资料产生的方法, 包括交叉定标、角度订正、网格化以及网格误差修正等, 给出了使用这套资料分析得到的1987—2006年间不同大气层的温度变化趋势, 并提供了获取这套资料的方法。     

我国利用MODIS数据反演陆面温度的研究进展

陆面温度(LST)是区域和全球尺度地表物理过程中的一个和能量交换的重要参数.因精确反演LST具有一定的难度,因此反演LST成为当今研究的热点之一.现较详尽地介绍目前常用的利用MODIS数据反演LST的算法推广的分裂窗算法,白天/夜间LST算法、单窗算法,并阐述了各种算法的研究概况,并针对其研究进展情况进行讨论分析,提出相应观点.     

利用神经网络方法从高光谱分辨率红外遥感资料反演大气温度廓线

采用主分量分解数据压缩技术和基于误差反传学习算法的三层前馈神经网络(BP神经网络),使用AUQA/AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)高光谱分辨率红外观测资料,对不同光谱通道组合,在中纬度复杂地形上反演了垂直空间分辨率为1 km的大气温度廓线,并与相匹配的ECWMF分析场资料进行了比较。结果表明,从AIRS资料能够获得1 K/km垂直分辨率的对流层温度反演精度。但是青藏高原对反演结果有明显的影响,并且这种影响与光谱波段有关。消除这种影响的途径之一是增加非卫星观测的附加预报因子。同时改进了神经网络反演策略,采用逐层反演的方法,缩短了所需要的网络训练时间。     

基于HJ-1B卫星数据的地表温度反演方法研究

以典型岩溶地貌区为研究区,HJ-1B遥感数据为数据源,通过分别采用覃志豪单窗算法、普适性单通道算法、基于影像的Artis反演算法,并对其中的经验关系式进行修订,最后反演出研究区的地表温度,与MODIS温度产品(MOD11_L2)进行对比分析,探寻适用于岩溶地貌区利用HJ卫星遥感数据进行干旱监测的地表温度反演算法。结果表明,修订后的普适性单通道算法优于其他两种算法,其与MODIS温度产品平均温差相差0.36 K,反演精度达到1 K之内,说明该算法经过修订后适用于反演岩溶地貌区的地表温度。     

静止和极轨卫星陆表温度产品的改进方法

针对天气、气候和生态环境监测对较高空间分辨率静止气象卫星陆表温度及全天候极轨卫星陆表温度的需求,分别发展静止气象卫星陆表温度空间降尺度和极轨气象卫星陆表温度云下重构算法,并对其进行改进处理。其中,静止气象卫星陆表温度空间降尺度模型充分利用静止气象卫星高时频和多光谱观测的优势,基于同一卫星同一遥感器所观测的陆表温度和相关通道亮度温度的日变化特征建立非线性统计回归模型,同时考虑下垫面类型的影响,方法应用于我国静止气象卫星风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)先进的静止轨道辐射成像仪(advanced geosynchronous radiation imager,AGRI)陆表温度的降尺度,结果表明,所发展的降尺度模型不仅可以将FY-4AAGRI的陆表温度由4 km降尺度到2 km,而且可以较好保持降尺度前陆表温度精度,降尺度前后陆表温度均方根误差最大为1.35 K。极轨气象卫星陆表温度云下重构则发展了DINEOF模型,并基于土地利用数据(Land-Use,LU)进行结果的二次订正,实现极轨气象卫星陆表温度的全天候获取,方法应用于极轨气象卫星FY-3D中等分辨率光谱成像仪(med...     

利用卫星资料试作青藏高原地表净辐射场的气候反演

利用 ERBE和 ISCCP卫星辐射及总云量资料 ,结合已提出的地表短波吸收辐射 ,大气逆辐射以及地表长波辐射的气候反演方法 ,计算出 2 5°～ 4 0°N,75°～ 95°E间 2 .5°× 2 .5°经纬度网络点及高原 63个站点的各月平均地表净辐射 ,绘制出其在高原的分布图 ,揭示其时空分布特征。     

美国国家极轨环境业务卫星系统（NPOESS）项目再次陷入困境

1 国家极轨环境业务卫星系统（NPOESS）简介 1994年,按照美国总统指示,由国家海洋与大气管理局（NOAA）负责的极轨气象卫星POES项目与美国国防部的极轨气象卫星DMSP项目进行了合并,新的项目被命名为国家极轨业务环境卫星系统 （NPOESS ： The National Polar orbiting Operational Environmen tal Satellite System）.NPOESS 项目的成立,是美国政府倡导的军民两用气象卫星创新计划的产物。     

基于HJ-1B热红外数据的单通道地表温度反演

用Jimenez-Mufloz和Sobrino提出的普适性单通道算法对环境减灾卫星获取的热红外数据进行地表温度反演,应用MODIS数据获取所需要的大气水分含量,应用小卫星自身的CCD影像数据进行地表比辐射率估算,获取所需要的地表比辐射率。结果表明,HJ-1B热红外遥感数据完全可以满足定量化应用需要,具有很大的应用潜力。     

FY-2/D卫星反演的云特征参数与地面降水的相关分析

利用中国气象局人工影响天气中心研发的云参数卫星反演系统反演得到的产品,结合地面自动站观测资料,对2009年9月19—20日降水过程的云参数及地面雨量进行对比分析。结果发现:云顶高度、云顶温度、过冷层厚度和云光学厚度对本次降水过程指示性不强,而云粒子有效半径及云液水路径对降水有较好的指示作用,且云液水路径指示作用更强,二者的变化超前于地面降水30min到1h;云液水路径及云粒子有效半径大值区与地面雨量的大小呈正相关,云液水路径值大于400g.m-2及云粒子有效半径大于27μm区域与地面雨强中心位置基本一致。掌握云参数的演变规律,有助于监测、识别大范围人工影响天气作业条件和分析可播区。     

利用FY-4A卫星反演产品对飞机增雨作业的分析

本文利用FY-4A卫星反演的云降水微物理特征参数,分析了2018年10月8日的一次飞机增雨前层状云的微物理结构和特征参数变化,得到四川盆地秋季层状云增雨潜力区的分布,结果表明:①此次作业过程,四川盆地大部分地区覆盖中低云,局部有高云,中低云含有丰富的过冷水,云底粒子较小10～15μm,主要通过凝结过程增长;②此次作业过程,云系随时间的演变特征为从中午到傍晚,云层加厚,云顶升高,粒子有效半径增长,有大片过冷水区,但是缺乏大滴和冰晶,降水不充分;③在无高云配置下,中低云区产生的地面降水较小,而有高低云共同配置和粒子有效半径较大的地区,降水更为充沛;④利用统计检验中的区域对比分析、双比分析和区域历史回归分析方法对本次飞机增雨进行分析后表明,对具有丰富过冷水区的中低云进行人工引晶后,绝对增雨量分别为1.81mm (对比分析)、1.26mm (双比分析)、1.69mm (区域历史回归分析)。利用FY-4A卫星反演方法能够提供云和降水高时空分辨率的物理特征参数演变,丰富了云和降水宏微观物理信息,为人工增雨判别增雨潜力区和准确把握增雨时机提供了一种新的方法。