利用MODIS资料对中国西部地区的云检测

许多运用卫星资料的工作首先要求将卫星观测区域内的云去除,而美国国家航空和宇宙航行局(NASA,National Aeronautics and Space Administration)的中分辨率成像分光辐射计(MODIS,Mod-erate Resolution Imaging Spectroradiometer)云检测产品MOD35_L2在光亮表面(如中国西部地区)上空存在较大误差。因而对于云检测结果敏感的工作(如反演气溶胶光学特性),如果简单的采用MOD35_L2,将给最终的结果带来误差。本文提出时间序列方法和MODIS第1(0.659μm)、3(0.470μm)、4(0.555μm)通道多通道方差方法与MOD35_L2中部分云检测方法相结合对中国西部地区进行云检测,得到了较好的云检测结果。     

利用静止气象卫星红外通道遥感监测中国沙尘暴

气象卫星的红外窗区通道 (8~12 μm) 对于通常大气气溶胶几乎没有响应, 但对于较大颗粒且浓度较强的沙尘气溶胶, 尤其是沙尘暴有明显的信号反应。空气中的沙尘在红外分裂窗通道表现出两个特征:一是对地表发射到空间的红外信号产生衰减, 造成卫星探测到的地气系统亮温降低, 这就是所谓的红外差值沙尘指数IDDI; 二是沙尘粒子在红外分裂窗两个通道的比辐射率不同, 11 μm比12 μm的比辐射率低, 从而造成这两个通道的亮温差是负值。基于这两个特征和沙尘多通道光谱聚类法, 针对静止气象卫星观测数据进行了沙尘暴卫星遥感监测业务算法开发, 输出沙尘暴监测产品和红外差值沙尘指数产品, 这一算法不仅用于已经退役的GMS-5卫星, 而且应用于正在运行的静止气象卫星FY-2C, 它还为沙尘暴的定量或半定量遥感提供参考借鉴。     

利用MODIS的多通道信息估计中纬度降雨

基于同一Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪MODIS的多通道数据和被动微波辐射计AMSR-E的微波数据,文中研究了由MODIS的热红外亮温TB11μm和可见光通道反射率R0.65μm估计中纬度降雨的方法。首先利用MODIS的R0.65μm>0.8和TB11μm<270 K检测降雨云,并利用一个非线性函数估计雨强。同时,利用AMSR-E微波降雨产品对MODIS降雨估计进行了验证,发现降雨范围和雨强基本一致,在2°格点上相关系数的平方达到0.82,这启示MODIS降雨估计可以达到与被动微波降雨估计相近的精度。与自动雨量站观测数据的检验也取得较好的效果。     

FY-3A/MERSI、MODIS C5.1和C6气溶胶光学厚度产品在中国区域与地面观测站点的对比分析

准确获取气溶胶光学厚度对于气候变化研究和大气环境监测具有重要意义。通过波长插值和时空匹配方法,利用气溶胶自动观测站网（AERONET）观测的气溶胶光学厚度（AOD）对风云3A/中分辨率光谱成像仪（FY-3A/MERSI）、Terra（Aqua）/MODIS的C5.1（Collections 5.1）和C6（Collections 6）气溶胶光学厚度产品在中国区域的反演精度进行验证分析。结合一次发生在中国境内的沙尘天气与一次严重雾霾天气个例,分析上述卫星气溶胶光学厚度的分布特征。研究结果表明,（1）FY-3A/MERSI AOD的反演精度较高（R=0.887,RMSE=0.234）,其值低于AERONET的观测值（Bias=-0.293）。（2）在不同的下垫面下,各种卫星暗像元算法AOD产品反演精度有差异,植被覆盖情况越好,反演精度越高,而植被很少的地区,即亮地表甚至没有反演值。（3）MODIS C5.1深蓝算法产品能在亮地表地区反演AOD,但效果不佳。MODIS C6中的深蓝算法产品在不同下垫面的反演精度都很高（RMSE为0.096-0.127）。（4）在不同季节的对比中,各种卫星AOD产品在夏季的反演精度最差,而反演最好的季节各有不同。（5）在一次沙尘天气污染与一次严重雾霾天气个例中,中国西部与北部区域,MODIS C6深蓝算法AOD的监测效果优于其他算法AOD;MERSI AOD产品在此区域的分布不连续。总体而言,MODIS C6 AOD分布比MODIS C5.1产品连续,MODIS 3 km产品在相同区域的AOD值高于其他产品。以上结论可为卫星AOD产品在中国区域的使用提供参考。      

利用卫星红外多光谱监测沙尘的方法

利用沙尘与水云、冰云、下垫面对红外辐射的散射、吸收差异,研究了一种卫星监测沙尘方法。将TBD8.5-11(8.5μm减11μm亮温差)、TBD11-12(11μm减12μm亮温差)、T11(11μm亮温)转换成3基色,经伽玛校正合成彩色图,用于沙尘监测。在实际应用中的结果表明:此方法对弱沙尘敏感,能详细反映沙尘强弱、位置高低以及沙地和云等多种信息,明显优于常用方法,对于研究沙尘对云的影响具有重要意义。同时,该方法能够发挥卫星日夜不间断探测的优点,适合连续跟踪监测。     

利用MODIS资料定量判识沙尘暴方法研究

为了利用MOD IS资料对沙尘暴的范围和强度进行定量判识,应用多时次MOD IS多波段资料,在对沙尘暴、云、雪和沙漠光谱特征进行较为细致分析的基础上,寻找出能区分沙尘、云和地表的波段,构建了2个定量判别沙尘暴范围和强度的沙尘指数,并利用沙尘指数对2002~2005年多次MOD IS沙尘暴的范围和强度进行判识。研究结果表明:1)沙尘在反射光谱段的光谱特征为反射率随着波长的增加而增大,与土壤光谱特征相近;大粒径沙尘反射率增长速率大于小粒径沙尘。2)小粒径沙尘具有较典型的气溶胶特征,对0.46μm蓝光波段敏感,对1.6和2.1μm短红外波段不敏感。3)大粒径沙尘不具有气溶胶特性,对蓝光波段不敏感,对短波红外敏感。4)3.7μm和8.5μm是对沙尘敏感波段,2波段的差可以作为判别沙尘的指标,并在一定程度上反映沙尘强度。5)设计的2个沙尘指数对监测沙尘十分有效,且方法简单,适于业务应用。     

西北地区MODIS气溶胶产品的对比应用分析

利用气溶胶自动监测网（AERONET）的太阳光度计（CE-318）资料,对2003-2010年西北干旱半干旱区MODIS暗像元算法和深蓝算法2种气溶胶光学厚度（AOD）产品进行对比验证,在此基础上进一步研究了该区域AOD的空间分布特征及变化趋势。结果表明,MODIS暗像元算法AOD产品在半干旱区原生植被覆盖地表精度优于深蓝算法,而西北干旱区荒漠地表深蓝算法产品精度较高。Aqua—MODIS深蓝算法AOD产品能够较好地给出我国西北荒漠亮地表地区AOD的分布及季节变化情况,AOD高值区多分布在沙尘源区,且春季AOD最大。2003～2010年,塔里木盆地、准噶尔盆地和柴达木盆地年均AOD分别在0．5、0．4和0．3附近波动;沙尘区各区域年均AOD大多呈现增加趋势。其中,塔里木盆地AOD增加趋势较大,而内蒙古西部和准噶尔盆地呈现微弱减少趋势。     

EOS/MODIS资料在陕西自然灾害监测中的应用

1　沙尘天气监测　　在形成沙尘暴的各种主要沙尘微粒中,粒径大于11μm的是小于1μm的3～5倍。在利用卫星遥感监测沙尘暴中,主要应考虑大粒子沙尘的光学和辐射传输特性。沙尘粒子在不同光谱区间有不同的尺度参数,而且粒子半径越大,其尺度参数越大,散射能量越向前集中,吸收消光也同时增加,散射比下降;天空中大粒子浮尘增多时,光线被强烈吸收,能见度则急剧下降。根据沙尘和大粒子气溶胶的散射和辐射特性,以及MODIS数据较宽的光谱范围和空间覆盖度以及随时间变化的资料连续覆盖的特点,可以看出MODIS更适合对地球大气、海洋和陆地进行表面特…     

热红外通道沙尘识别及敏感性分析

沙尘识别是沙尘灾害监测和沙尘气溶胶特性研究的首要工作。利用辐射传输方程进行了沙尘气溶胶的辐射计算，对不同沙尘气溶胶光学厚度下的热红外通道温差ΔT（T_11μm-T_12μm）的变化进行了分析，并针对水汽和陆地表面温度进行了敏感性分析。发现随着沙尘气溶胶光学厚度的增加，ΔT逐渐减小。理论分析表明，利用热红外通道的温度差ΔT进行陆地沙尘识别是可行的。进一步，利用NOAA-AVHRR热红外通道的温度差ΔT < 0进行了3次陆地沙尘识别，经与地面气象站观测的沙尘天气现象相比较，结果基本一致。     

“桑美”台风云相态的MODIS资料分析

利用卫星遥感资料对"桑美"台风进行分析,MODIS的多通道资料在确定台风中心、分析云的相态及区分高低云等方面提供了重要的监测信息。探索了臭氧与台风云顶温度的关系,得出以下结论:利用MODIS通道31的光谱特性可以判定台风的中心,利用BTD8.5-11和BTD11-12检测的云相态结果合理,通过散点图能够找出高云和低云的大致区域,并利用通道35和通道27得到验证;臭氧与台风云顶温度具有较好的相关性,臭氧通道的信息对于区分云的结构及性质具有指示意义。     

大地形与扰动的不稳定

本文分两部分。第一部分,讨论地形对于正压扰动稳定性的影响,指出造成不稳定的必要条件是:(d~2u/dy~2)-β-fA(dh/dy)=0,其中u是基流,h是地形高度。此外,尚讨论了振幅随时间的增长率,不稳定扰动移速等问题。第二部分,讨论了地形对于斜压扰动的稳定性的影响,指出在斜压大气中,地形的作用较正压大气显得更加重要。     

论青藏高原隆起作用于大气的临界高度

在以前工作的基础上，从大气动力学、热力学及气候学的角度，进一步论证了在青茂高原隆起过程中存在一个临界高度ｈｃ（－１．５－２ｋｍ）。当高原隆起突破这一临界高度时才开始对大气产生强烈的作用，从而造成大气环流、大气热力结构、亚洲区域以及全球气候等一系列巨大转变。     

大地形与正压扰动的移行

本文研究了坡度为常数的大地形对于正压扰动移行的影响,并且讨论了周晓平、顾震潮两人所得的结果。     

我国东南海岸线分布对9216号台风暴雨增幅影响的数值研究

利用一个三重水平结构，双向嵌套的台风数值模式，以１９９２年８月２９日１２冒为初始场，根据模式中地形插值时遇到的问题，设计了实际海岩线与扩展海岸线两种方案，对９２１６号登陆台风及其暴雨进行了对比模拟试验。结果表明：地形动力抬升形成的对流陈水是台风暴雨增幅的一个重要原因。     

风速垂直切变对于对流的发展和结构的影响

本文分两个部分。在第一部分中,分析了具有速度垂直切变的盛行风,对于对流发展强度的影响。指出,风速垂直切变对于对流的发展是否有利,决定于对流流场的结构。对于一种特定的流场,通过扰动增长率的计算,定量地讨论了风速垂直切变和不稳定层结对扰动发展的相对重要性。 在第二部分中,进一步求得了考虑风速垂直切变影响后的非线性对流运动方程组在边界热源作用的解,对解的数值计算表明,由于风速垂直切变的作用,对流流场的结构与静止大气中的情况不同,不再是轴对称的,而主要由两个顺时针流动的涡环组成,这种流场结构,与一般移动的雷阵雨云中的流场结构很相似。     

初始扰动对冰雹云发展影响的数值研究

在水平均一的初始场中触发对流的发生可采用热力扰动和强迫抬升两种方法,但扰动的方式、强度和范围的不同对模拟的对流云的发展有着重要的影响。本文利用一次冰雹云发展前期的实测探空资料,对热力扰动的强度、范围进行了数值试验,结果表明：在同样的层结条件下,随着扰动强度、厚度的增加,所模拟的冰雹云的强度也增加,且以湿热泡扰动触发的冰雹云最强,其次是湿泡,而热泡扰动最弱。但无论以何种方式启动,只要模拟的冰雹云的云顶高度相当,云体的宏微观特征差异就不大。     

海陆分布对于大气环流的地形与热力的影响

关於海陆分布对大气环流的影响,有两派意见.一派著重於热力的影响,另一派则着重於动力的影响.对海洋而言,在冬季大陆可以看作冷源,在夏季则好似一热源.由於海洋上与大陆上受热不同的结果,冬季在西伯利亚可长期维持着一强大高压.关於冬夏季风的产生,一般也都认为是由於海陆受热不同的效果.     

青藏高原隆升作用于大气临界高度的数值研究

利用Ｐ－σ混合坐标系全球大气环流模式研究了青藏高原隆升作用于大气临界高度问题,通过对数值试验结果的分析进一步证实了在高原隆升的过程中存在着一个临界高度,这个高度在夏季约为１５００～２０００ｍ。当高原总体平均高度超过临界高度后,高原周围地区的气流主要以绕流为主,爬坡气流的速度较小,稳定的高原季风开始形成,高原地区范围内为强大的上升运动区,高原南侧和中国东部地区出现一条明显的雨带,随着高原隆升高度的增高,雨带内的降水量逐渐增加,同时高原西侧附近地区形成一个稳定的感热通量大值带     

南京雨量日变化之分析

南京每小时雨量纪录始于民国十七年岁首,终于二十六年十二月,为期不足十年,而民国十七年一年之中,观测地点尝有迁移,实际完整之纪录仅八年,今为统计方便计,断自十九年,迄于二十三年, 虽为期甚短不规则之变化,未能尽行消除,然高低之所在,已跃然于纸上矣。以五年各小时平均总量而论,最高点在下午六时,次高点在上午八时;最低点在正午,次低点在子夜后一时,二低点雨量之差甚微,最高点与次高点则相差22粍之多,全日较差即最高点与次高点之差为44粍,各季平均之雨量日变化大致亦与年平均者相似,惟最高与最低     

局地积云降水过程对云结构的影响

本文考虑了降水过程中水滴对空气的拖带作用和降温作用,并考虑到含水量变化时,由于水滴对空气拖带力的变化,而对垂直运动产生的反馈影响,导出了局地积云的运动方程、热力方程和含水量方程,并由此研究在降水过程中云中空气垂直运动、云内外温差和含水量结构的变化。计算结果指出,局地积云在降水过程的影响下,云中空气的垂直运动、云内外温差和含水量都要明显变小,并且很快地由下向上逐渐出现下沉运动,云也由下向上逐渐消散。计算结果与实际观测现象是基本相似的。本文共做了五个不同条件的个例数值计算,并由此分析比较了不同降水强度、不同稳定度、不同云中初始条件和不同云外环境所起的不同作用。