基于风云三号卫星微波资料反演我国地表土壤湿度及其对比

土壤湿度是联系陆地水循环和能量循环的纽带,是地表最重要的水资源,也是一个重要的气象预报因子。基于风云三号卫星微波资料,采用能量辐射传输模型反演了我国逐日地表土壤湿度(FY-3B),并估算了其系统误差;然后,与中国气象局农业气象站观测资料和ERA-Interim、NCEP再分析资料进行了对比分析。研究结果表明,FY-3B土壤湿度呈由西北地区向东北和东南地区逐渐增加的空间分布特征,与农气站观测资料和两套再分析资料基本一致;其系统误差与植被覆盖度密切相关,我国西南部植被茂密的地区系统误差较大。FY-3B土壤湿度的季节性变化与农气站观测资料在全国范围有较好的一致性,总体表现为冬季土壤湿度较高,随着春季气温升高蒸散发增加,土壤湿度逐渐降低;夏天雨季来临,土壤湿度回升。然而,FY-3B土壤湿度与ERA-Interim和NCEP再分析资料在东北部分地区和长江流域以南呈很强的负相关,这主要是由于季节性干湿变化的不一致性所致;这表明,ERA-Interim和NCEP土壤湿度再分析资料在这些地区存在较大的不确定性。     

风云三号气象卫星数据传输体制分析

风云三号气象卫星 (FY-3) 是我国的新一代太阳同步轨道气象卫星, 其星-地数据传输体制采用了国际空间数据系统咨询委员会 (CCSDS) 推荐使用的先进在轨系统 (AOS) 规约和数据结构, 采用R-S编码和卷积编码级联的编码方式, 使用了L波段和X波段同时广播的方式。该文分析了FY-3星地数据传输体制, 将FY-3的传输体制与国外同类卫星传输体制进行了比较分析, 给出了FY-3的传输体制与风云一号 (FY-1) 的差别, 在此基础上提出了我国下一代气象卫星地面站建设的基本策略。     

风云三号A极轨气象卫星及其应用

介绍我国第二代极轨气象卫星--风云三号A星的技术特点以及其空间环境监测产品为中国神舟七号发射及航天员出舱活动提供的重要气象保障.     

风云三号气象卫星系统建设与应用前景

涉及风云三号气象卫星的主要特点、发展目标和主要任务,以及卫星技术状态、产品精度要求和应用前景分析.     

高级在轨系统在风云三号气象卫星中的应用

为了满足大容量、高速率、多载荷数据的传输需要,风云三号气象卫星数据传输系统采用了空间数据系统咨询委员会CCSDS（Consultative Committee for Space Data Systems）推荐使用的高级在轨系统AOS（Advanced Orbiting System）标准,利用虚拟信道的概念,将不同速率、不同性质的载荷数据按AOS多路复用业务和位流业务两种业务处理。实际运行结果表明,采用这两种业务既可以满足卫星多种高速传输速率的要求,又可满足多载荷不同数据量、不同数据格式的传输要求。在分析CCSDS AOS协议的基础上,介绍了风云三号气象卫星所采用的数据编码格式及组帧方式。     

"风云三号"气象卫星简介

风云三号(简称FY-3号)气象卫星是我国自行研发的第二代极轨气象卫星,它通过全球、全天候、多光谱三维定量探测手段,可获取温度、湿度、气压、云层、辐射等众多遥感数据和资料,将为天气预报、气候预测、环境监测等领域提供有效的服务。1卫星构造及姿态1.1卫星构造FY-3号气象卫星采用分层设计,自上而下依次为:有效载荷舱、服务舱和推进舱等。其中,卫星对地面有效载荷配置了地球辐射探测器、红外分光计、扫描辐射计、中分辨率成像光谱仪、微波辐射计、臭氧总量探测器、臭氧垂直分布探测器、辐射计量监测仪等。卫星的天地数据传输系统安装有两…     

新一代极轨气象卫星风云三号A星及在轨试用情况

风云三号是实现全球、全天候、三维、定量和多光谱遥感的中国第二代极轨气象卫星系列,该系列的第一颗星风云三号A星（FY-3A）是一颗试验试用卫星,已于2008年5月27日11时成功发射并转入在轨运行和测试阶段。本文在概述中国气象卫星的基础上,介绍了FY-3A卫星的主要设计指标,同第一代极轨气象卫星相比主要观测能力的改进、FY-3A地面应用系统的设计和实现、FY-3A遥感产品的设计以及遥感产品在在轨测试期间试验试用情况。     

风云三号气象卫星红外分光计探测大气CO2浓度的通道敏感性分析

依据红外分光计（InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS）光谱通道特征,发展了基于IRAS的大气辐射传输计算模式。以大气分子吸收光谱数据集（HIgh resolution TRANsmission,HITRAN） 2004为初始谱线输入资料,利用该模式模拟计算IRAS在CO2 吸收带的10个通道辐射率测值对CO2浓度变化的响应,并对比了其与大气温度和水汽、O3等气体浓度误差对辐射率测值的影响,探讨了利用风云三号气象卫星探测大气CO2浓度的可行性。结果表明,IRAS的通道4最适于用来监测大气CO2浓度的变化,当CO2体积混合比浓度变化在10×10-6时,对应的辐射率变化同仪器等效噪声辐射率相当,所以IRAS在理想状态下,最高可分辨的大气CO2浓度变化约为10×10-6。     

风云三号气象卫星地面数据接收远程故障诊断系统设计及应用

以风云三号气象卫星国内外多家地面站数据接收故障排查需求为背景,基于Java 1.6,在Eclipse 3.6平台上开发了风云三号气象卫星数据接收远程故障诊断系统,分析了总体框架、构建了故障诊断规则库、阐述了工作流程。该系统可实现对分布式地面站数据接收设备运行状态的远程集中监视、通过解析设备状态报告文件触发自动故障诊断和基于规则的故障诊断,生成故障报告并导入专家经验库,支持文本和图形两种查看方式。经过业务实践检验,该系统界面友好,能够帮助知识工程师远程精准定位故障单元,有效提高了排故效率,增强了集成运行控制中心对各地面站数据接收业务的远程监管能力,对提高风云三号气象卫星及同类卫星数据接收的质量具有一定的实际意义。     

风云四号气象卫星成像特性及其应用前景

风云四号是中国新一代静止轨道气象系列卫星,该系列卫星的设计目的是满足中国气象局2020年前后的业务应用和服务需求。风云四号系列的首发星为科研试验星,代号FY-4A,已于2016年12月14日在西昌卫星发射中心成功发射,从FY-4B开始,风云四号系列卫星将提供业务服务。成像仪是风云四号系列卫星的核心载荷之一,其成像性能比目前使用的风云二号系列卫星在时间空间分辨率、光谱通道等方面有显著提升。本文将就该仪器的工作特点、观测模式设置、光谱通道的选取和特点进行介绍,由于FY-4A卫星正在进行为期一年的在轨测试,本文还将展示在轨测试图像。     

基于ENVISAT/ASAR资料的土壤湿度反演方法

提出了利用ENVISAT/ASAR/AP模式VV极化的低入射角数据和黄土高原陆面过程试验资料对黄土高原平凉试验区表层土壤湿度进行反演的方法。结果表明:在相对平坦的混合地表类型区域,反演的土壤湿度与地面实测值平均误差<0.02 cm3.cm-3,绝对误差均在0.04 cm3.cm-3范围内,该结果能较好地对黄土高原塬区土壤湿度进行干旱监测;但在陡峭山坡及塬边等地形起伏较大的区域,结果较差。     

Assimilation of Feng-Yun-3B Satellite Microwave Humidity Sounder Data over Land

The ECMWF has been assimilating Feng-Yun-3B(FY-3B) satellite microwave humidity sounder(MWHS) data over ocean in an operational forecasting system since 24 September 2014. It is more difficult, however, to assimilate microwave observations over land and sea ice than over the open ocean due to higher uncertainties in land surface temperature, surface emissivity and less effective cloud screening. We compare approaches in which the emissivity is retrieved dynamically from MWHS channel 1 [150 GHz(vertical polarization)] with the use of an evolving emissivity atlas from 89 GHz observations from the MWHS onboard NOAA and EUMETSAT satellites. The assimilation of the additional data over land improves the fit of short-range forecasts to other observations, notably ATMS(Advanced Technology Microwave Sounder) humidity channels, and the forecast impacts are mainly neutral to slightly positive over the first five days. The forecast impacts are better in boreal summer and the Southern Hemisphere. These results suggest that the techniques tested allow for effective assimilation of MWHS/FY-3B data over land.     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。     

Comparisons of Soil Moisture Datasets over the Tibetan Plateau and Application to the Simulation of Asia Summer Monsoon Onset

The influence of soil moisture on Asian monsoon simulation/prediction was less studied, partly due to a lack of available and reliable soil moisture datasets. In this study, we firstly compare several soil moisture datasets over the Tibetan Plateau, and find that the remote sensing products from the Advanced Microwave Scanning Radiometer for Earth Observing System (AMSR-E) can capture realistic temporal variations of soil moisture better than the two reanalyses (NCEP and ECMWF) during the pre-monsoon season...     

四套土壤湿度再分析数据在中国西北东部—华北—江淮地区的适用性研究

基于1992~2010年全国778个农业气象站土壤湿度观测资料、ERA-Interim、JRA55、NCEP-DOE R2和20CR土壤湿度再分析资料,通过平均差值、相关系数、差值标准差、标准差比四个参数,利用Brunke排名方法和EOF(Empirical Orthogonal Function)分析,对四套土壤湿度再分析资料在中国西北东部—华北—江淮区域的适用性进行了分析。主要结论如下:不同季节的平均偏差空间分布上,JRA55资料同观测数据的平均偏差在±0.08m~3 m~(-3)之间,春、夏季西北东部JRA55土壤湿度偏小,ERA-Interim、NCEP-DOE R2、20CR资料较观测数据偏湿,华北南部、江淮地区平均偏差小于西北东部、华北北部。在年际变化上,各个季节ERA-Interim资料同观测资料最为接近,能稳定地再现西北东部、华北、江淮地区土壤湿度干湿变化趋势,反映出重要的旱涝年。整体而言,四套再分析资料中ERA-Interim资料同观测资料接近,JRA55、NCEP-DOE R2资料次之,20CR资料最差。     

Spatiotemporal Variations of Microwave Land Surface Emissivity (MLSE) over China Derived from Four-Year Recalibrated Fengyun 3B MWRI Data

Microwave Land Surface Emissivity (MLSE) over China under both clear and cloudy sky conditions was retrieved using measurements of recalibrated microwave brightness temperatures (Tbs) from Fengyun-3B Microwave Radiation Imager (FY-3B MWRI), combined with cloud properties derived from Himawari-8 Advanced Himawari Imager (AHI) observations. The contributions from cloud particles and atmospheric gases to the upwelling Tbs at the top of atmosphere were calculated and removed in radiative transfer. The MLSEs at horizontal polarizations at 10.65, 18.7, and 36.5 GHz during 7 July 2015 to 30 June 2019 over China showed high values in the southeast vegetated area and low values in the northwest barren, or sparsely vegetated, area. The maximum values were found in the belt area of the Qinling-Taihang Mountains and the eastern edge of the Qinghai-Tibet Plateau, which is highly consistent with MLSEs derived from AMSR-E. It demonstrates that the measurements of FY-3B MWRI Tbs, including its calibration and validation, are reliable, and the retrieval algorithm developed in this study works well. Seasonal variations of MLSE in China are mainly driven by the combined effects of vegetation, rainfall, and snow cover. In tropical and southern forest regions, the seasonal variation of MLSE is small due to the enhancement from vegetation and the suppression from rainfall. In the boreal area, snow causes a significant decrease of MLSE at 36.5 GHz in winter. Meanwhile, the MLSE at lower frequencies experiences less suppression. In the desert region in Xinjiang, increases of MLSEs at all frequencies are observed with increasing snow cover.     

FY-3B/VIRR海表温度算法改进及精度评估

该文介绍了卫星观测海表温度 (SST) 算法的发展历程,给出了所用SST算法的回归模型,并在FY-3B/VIRR业务SST算法的基础上进行了改进。基于NOAA-19/AVHRR匹配数据集,进行多算法建模分析及精度评估,白天最优算法为非线性SST (NL) 算法,夜间最优算法为三通道SST (TC) 算法,最优算法的确定与NESDIS/STAR一致。建立2012年8月—2013年3月FY-3B/VIRR匹配数据集,并在此基础上进行多算法回归建模及精度评估,白天和夜间的最优均为NL算法,分析发现夜间TC算法采用匹配数据集版本2(MDB_V2) 时,3.7 μm通道存在类似百叶窗的条带现象。以2012年10—12月FY-3B/VIRR匹配数据集计算回归系数,以2013年1—3月独立样本进行精度评估,与浮标SST相比,NL算法白天和夜间的均方根误差分别为0.41℃和0.43℃。与日平均最优插值海温 (OISST) 相比,NL算法白天和夜间的均方根误差分别为1.45℃和1.5℃; 选择与OISST偏差在2℃以内的样本,NL算法白天和夜间均方根误差分别为0.82℃和0.84℃。     

东北和华北东部气温异常特征及其成因的初步分析

采用REOF，SVD分析方法，首先指出东北和华北东部气温异常是全国气温异常的第一主分量，进而分析其异常特征及成因。结果表明：全区年、季气温均呈上升趋势，其中冬季增温最大，极端低温较极端高温升高明显。近百年来，全区增温幅度明显高于20世纪全球平均增暖水平。冬季，对流层中、低层上，当纬向西风偏强时，东北和华北东部易高温；而当经向风强盛时，易低温。夏季，气温异常与东北冷涡活动有关；1980年代以来气温显著变暖与对流层中、低层气压场的年代际突变有关。冬夏季气温与东亚冬夏季风、Nino3区海温的关系并不显著，但在1990年代以前，东北夏季低温与El Nino的对应关系较好。     

基于遥感与GIS集成的土壤墒情监测服务系统

遥感与GIS集成土壤墒情监测服务系统运行于Windows平台,基于遥感与GIS集成技术,利用热惯量法、植被缺水指数法、植被温度条件指数法和单时相资料回归法等多种模式计算土壤含水量。在遥感监测与墒情分析中考虑背景地理信息的影响,提高了遥感墒情监测的精度和服务水平。该系统具有多种墒情模式计算、图像显示、图像叠加、统计分析、模板处理和输出等功能。应用该系统得出的2005年4月河南省遥感墒情分布图和干旱面积与实测结果基本一致。