欧洲静止气象卫星水汽图

一、引言气象卫星上的辐射仪可以分为两种类型,一类属成象仪器,一类属垂直探测器。通常的成象型仪器工作在大气吸收很弱的那些波长,从而可以得到受大气衰减影响很小的下垫面(陆地、海洋、云顶)图象。TIROS-N 系列上的改进的甚高分辨率辐射仪(AVHRR)可见光和红外通道(分辨率为1.1km)和欧洲静止气象卫星(Meteosat)辐射仪的可见光通道(星下点分辨率2.5km)和11μm 红外通道(星下点分辨率5km)均属这类仪器。垂直探测型仪器所使用的波长与前一类仪器的不同,这类仪器工作在这样的波长:它使仪器所测量的辐射,大部分是由大气本身发射的。如果大气中二氧化碳和臭氧之类成份的浓度为已知,则由这些气体发射的辐射就可用来估计大气的温度;而反映水汽     

利用气象卫星测值反演大气温、湿度垂直分布

一、理论背景泰罗斯—N 系列卫星的 TOVS 仪器由三个探测器组成:(1)高分辨红外辐射探测器(HIRS/2);(2)微波探测器(MSU);(3)平流层探测器(SSU)。HIRS/Z 由20个通道组成,星下点地面分辨率为17公里,是主探测器。MSU 由4个通道组成,星下点地面分辨率为109公里。SSU 由3个     

风云三号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力

准确测量大气中云和气溶胶的辐射特性对数值天气预报和气候变化具有重要意义。搭载在风云三号降水卫星上的偏振载荷是国内首个具有短波红外通道的多角度偏振成像仪(Polarization and Multi-Angle Imager, PMAI),计划于2023年年初发射,为气溶胶-云-降水观测链条提供重要支撑。该仪器运行在非太阳同步的倾斜轨道,可提供3 km(星下点)空间分辨率和700 km幅宽的图像。PMAI的观测通道包括1030 nm、1370 nm、1640 nm的偏振通道和相应的非偏振通道,可提供14个角度的观测信息。PMAI将利用自然目标的在轨替代定标和同平台仪器的交叉定标,实现5%的辐射测量精度。观测和仿真数据表明PMAI拥有描述云和气溶胶特性的独特优势。全新的短波红外通道的多角度偏振测量可以优化云相态识别和云微物理参数反演、气溶胶的地气解耦以及地表方向反射特征的表述。处于非太阳同步轨道的PMAI具有独特观测几何,可以获得大气粒子辐射更宽的散射角分布信息。此外,PMAI可联合同平台中分辨率光谱成像仪的可见近红外和热红外通道的观测信息,进行云和气溶胶的协同反演。     

不同观测分辨率强台风云系的遥感特征

静止气象卫星的快速区域扫描是监测不同天气过程的有利手段。以获取的风云静止气象卫星快速区域扫描数据为基础,选取2011年台风梅花(1109)及2012年台风海葵(1211)的观测数据,采用Hovm(o|¨)ller分析图、变异系数等参数,研究不同时空分辨率观测数据对台风云系结构特征参数监测的敏感性影响。分析结果表明:可见光通道10 min观测时间间隔配以1.25 km空间分辨率可以很好地反映云系演变特征,在相同观测时间分辨率条件下,降低空间分辨率会对云系结构特征的提取有较大影响;在相同空间分辨率条件下,观测时间分辨率的降低对云系结构及演变特征的分析影响较小;基于变异系数的分析说明云像元特性在60 min的观测时间间隔下发生了较大变化,如果以60 min为观测时间间隔将会失去较多的云像元变化特征。水汽通道不同观测时间的变异系数差值小于红外通道1,说明云像元在红外通道1的特性演变对观测时间的敏感性高于水汽通道,提高观测频率可获取更多的云像元红外通道1的辐射特性。     

FY2-C静止气象卫星资料处理方法

随着空间技术和遥感技术的迅速发展,静止气象卫星资料以其覆盖范围广、时间分辨率高等优势,被广泛应用于天气预报、环境监测、防灾减灾等领域[1-2]。中国第一颗业务静止气象卫星风云二号C星(FY2-C)于2004年10月19日发射升空,2005年1月1日起,FY2-C开始试验广播展宽云图,为用户提供服务,在2005年汛期前全面投入业务运行。FY2-C定位于地球赤道上空约35800km的地球同步轨道上,星下点中心位置为0°N,105°E,星上扫描辐射计有5个通道,其播发的延时可见光和红外自旋扫描辐射计(S-VISSR)展宽数据包括白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽云图…     

基于观测扰动的集合预报EDA初值扰动方法研究

北京城市气象研究院初步发展了3 km分辨率的华北对流尺度集合预报系统.为构建适用于该系统的初值扰动,设计了观测随机扰动方案,并与全球集合预报动力降尺度背景场相结合,利用三维变分同化方法构建了集合资料同化(EDA)初值扰动;开展了EDA方案在华北对流尺度集合预报系统中的批量试验,并与动力降尺度初值扰动方法进行了对比.结果...     

GMS卫星展宽云图数据信号及其分离

我国的卫星地面站,最初是收日本地球同步卫星GMS上的HR—FAX(高分辨)和LR-FAX(低分辨)模拟图像信号。这两种信号是由GMS上的VISSR(即可见光红外自旋扫描辐射仪)每隔3小时作一次观测,并由日本卫星中心处理后生成的。这有两个缺点:1.地面站只能得到模拟云图,不能提取用户需要的气象要素,不能进行自己需要的数字处理;2.观测     

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。     

FY 4A卫星数据可视化及应用

2016年12月11日我国发射了FY-4A新一代静止气象卫星,其高时间和空间分辨率能够加强航空气象中的监测应用,为了更好地应用FY-4A卫星的各类观测产品,本文利用Python语言实现对FY-4A卫星AGRI观测仪器所探测的2km、4km分辨率的全圆盘和中国区域可见光、红外图像资料及7.8km分辨率闪电监测资料进行解码并可视化显示出图,将绘制的卫星图像与国家卫星气象中心网站对外开放的卫星云图进行对比。结果表明:两者显示较为一致,可以用于航空气象业务。Python语言语法简练,对于卫星HDF和NC格式数据读取速度快,Python的Numpy工具包基于矩阵的运算能快速处理卫星观测数据,Basemap库中多种投影方式可供业务应用,值得推广。     

西南涡加密资料同化对西南区域模式降水预报的影响

本文基于2017年西南涡加密观测试验的四川省11个观测站的探空资料,利用西南区域9km和3km分辨率数值天气预报模式系统,开展了数值预报同化试验。同化试验每日06和18UTC各进行一次,持续40天。西南区域9km分辨率数值预报系统(SWC-WARMS)的模拟结果表明,加密探空观测资料对四川高空观测起到了补充。同化后可以改善模式初始场,有助于提升24小时降水预报的ETS评分,对小雨到大雨量级的BIAS评分也有一定的改善。西南区域3km分辨率系统得益于分辨率的提升,相比SWC-WARMS减小了大暴雨空报面积。同化加密探空观测可以提升降水预报的ETS评分,但空报面积也有所增加。     

不同边界层方案对一次华北暴雨数值模拟的敏感性研究

以2010年8月17—19日华北地区的暴雨事件为研究对象,采用中尺度数值模式WRF,通过8个数值实验测试暴雨事件模拟结果对不同边界层方案的敏感性。结果表明,采用不同边界层方案的模拟结果存在明显差异。分辨率为12 km时,7个边界层方案实验均模拟出类似观测的四处较强降水,但模拟得到的降水强度和强降水中心位置与实况有所差异,NOPBL实验模拟的雨带收缩,降水相对其他模拟实验较少且更为集中。分辨率为4 km时,采用边界层方案的7个实验均可见小尺度降水结构,模拟出较多虚假降水中心,而在NOPBL试验中降水的小尺度结构不明显。检验表明:分辨率为12 km时,MYJ试验的TS评分、相关系数和误差分析等整体表现最优,分辨率为4 km时,Bou Lac试验整体表现最优。与NOPBL试验相比,加入MYJ边界层方案后,模拟的水汽输送增加、上升运动及涡散度绝对值增大。     

TIROS卫星的二十五年

一、前言TIROS气象卫星(电视红外观测)经历了25年的研制和服役,给世界许多国家提供了帮助改善地球生物特性的天气观测。在提供主要风暴和天气变化的超前警报,并对太阳扰动、海面冰和水温获取宝贵的科学资料方面,TIROS系统已帮助全球挽救了无数生命和大量的财产损失。卫星从全球各处向华盛顿国家环境卫星资料情报局发回气象情报。这种情报及时转换为     

FY-4A AGRI热红外通道辐射定标的精确外场评估

Fengyun-4A(FY-4A)卫星是2016年12月11日发射的我国新一代对地静止气象卫星,它配备了先进的成像仪和测深仪,可提供高时空和光谱分辨率的探测信息,用于天气气候相关的监测、预警和预报。多通道扫描成像辐射计(AGRI)是FY-4A卫星平台挂载的关键辐射成像仪器,重点用于云观测,并利用高时间分辨率的特征进行天气过程追踪。AGRI的红外辐射通道具有全光路的星上红外定标系统,与FY-2上的红外可见自旋扫描辐射计(VISSR)相比,无论在定量标定、成像速度和空间分辨率方面均有了显著改善。FY-4A AGRI的在轨运行状态和星上辐射定标水平的精确评估,对红外通道产品应用具有重大意义。     

第一讲 OLR概述

引言卫星观测的地气系统的射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,简称 OLR),足地气系统辐射收支中的重要分量,也是红外云图的观测基础。早在60年代初,美国第一代试验气象卫星 TIROS 卫星就已开始了红外辐射(射出长波辐射)的观测。但当时观测的水平分辨率低,资料又不连续,只能用于     

南大4km预报系统对新疆夏季降水预报的评估

南大4 km预报系统(WRF＿NJU)是南京大学自2013年起每年夏季每日两次对中国地区进行的4 km分辨率的48 h实时预报。将该系统、欧洲中期天气预报中心(EC)、中国气象局(CMA)和日本气象厅(JMA)在2016—2018年夏季6—8月对新疆北疆和南疆地区降水的预报与自动站观测资料进行对比分析。结果表明：Gilbert技巧评分(GSS)一般EC最高,WRF＿NJU次之,JMA最低。空间上,EC在南、北疆的预报都最接近观测,WRF＿NJU预报降水平均偏低,CMA和JMA明显偏高。WRF＿NJU预报降水的日变化趋势与观测一致,峰值时段基本相同,稍有1～2 h偏差。量级上总体偏高,在峰值时段尤为明显。降水过程发展方面,WRF＿NJU对大多数降水过程模拟效果较好。通过个例分析,发现高空急流和低层水汽输送的预报效果直接影响着降水的预报效果。     

气象卫星在人工影响天气方面的应用

一、引言 1966年发射的第一个地球同步卫星,每半小时提供一幅分辨率为4公里(星下点)的可见光图片,可以监视云的运动及生长,从而推算风,辨认产生短期天气变化的中尺度扰动。1970年代又发展了诺阿系列和DMSP(国防气象卫星计划)系列的极轨卫星,装置先进的可见光和红外辐射仪。诺阿的甚高分辨率辐射仪分辨率可达1公里,DMSP的可达0.6公里,这两     

《农业气象情报年鉴》评介

由气象科学研究院农业气象中心编纂、气象出版社出版的《农业气象情报年鉴》,已连续出版了3年(1986、1987;1987.12—1988.11;1988.12—1989.11)。 这本《年鉴》集中体现了该年度全国农业气象情报服务的成果。它简要阐述了该农     

CMA-BJ V2.0系统华北地区降水预报性能评估

利用CMA-BJ V2.0系统在2021年汛期（6—9月）华北地区预报的平均日降水量和24 h内逐时降水量,评估不同水平分辨率（3 km和9 km）在降水量、有效降水时次占比、降水强度、降水日变化等方面的预报性能。结果表明：9 km和3 km分辨率预报均可较好地反映降水量和落区,捕捉平均日降水量大于8 mm的降水区域分布特征,但降水量级的预报较观测偏大;对小时降水量和有效降水时次占比日变化的预报与观测基本一致,但对傍晚的峰值预报偏强,且多个时段空报,同时高估了小时降水量。与9 km分辨率预报相比,3 km分辨率预报对有效降水时次占比随累积降水量的变化趋势与观测更接近,对小时有效降水时次占比日变化、峰谷值出现时间的预报也与观测更接近。9 km分辨率预报对弱降水过程的预报能力更优,而3 km分辨率预报对强降水过程的预报能力更优。     

雷达资料同化与提高模式水平分辨率对短时预报影响的数值对比试验

为对比雷达资料同化与提高模式水平分辨率对短时数值预报的影响,利用美国Oklahoma大学风暴分析和预测中心开发的ARPS(The Advanced Regional Prediction System)模式及其资料分析系统ADAS(ARPS Data AnalysisSystem),对一次华北暴雨过程进行了18,15,9,6,3 km 5种不同水平分辨率的数值对比试验,并对比了使用雷达资料进行云分析时5种分辨率的模拟结果,结果表明,仅使用常规观测资料的情况下,通过提高模式水平分辨率,可以改进6 h内的短时预报,模拟的锋面结构更为细致,降水尤其是强降水预报评分提高了。而使用雷达资料改进模式初始场后,能明显改进模式6 h内的预报尤其是降水强度和落区预报,使得18 km上使用雷达资料同化的预报结果好于3 km不使用雷达资料同化的结果,表明雷达资料同化比单纯提高模式水平分辨率更为有效。不同分辨率上使用雷达资料同化的对比发现,对于40 mm以下的一般性降水,从18—3 km的模拟结果差别不大,而对于强降水,仍然需要提高模式的水平分辨率。但无论初始场是否使用雷达资料同化,但当分辨率由6 km提高到3 km时,模拟结果无明显改进,因此,提高模式分辨率有一定的限度,而在适当提高模式分辨率的同时使用雷达资料同化改进模式初始场,则是提高模式短时预报的一个非常有效的途径。     

基于CloudSat卫星观测资料的辽宁省不同天气系统影响下云系垂直结构特征

为区分不同天气系统影响下云垂直结构的差异,从而为人工增雨作业提供参考,对2004—2014年辽宁省进行人工增雨作业期间,500、850 hPa以及地面的天气形势进行了统计,利用CloudSat卫星观测资料对筛选的出现频率≥2次·a~(-1)的系统配置下的云垂直结构进行分析,并研究了典型系统影响下的作业云系垂直结构特征。根据系统配置差异,2004—2014年间影响辽宁省的共有225次过程,可划分为17种配置类型,其中典型天气系统四种,分别为西风槽—切变线—冷锋(CF型)、西风槽—低涡—蒙古气旋(MCW型)、西风槽—低涡—南方气旋(SC型)和低涡—低涡—蒙古气旋型(MCV型)。对四种典型天气系统影响下的云垂直结构分析发现,不同天气系统影响下云层均以单层云为主。SC影响下的云层发展较为旺盛,云底较低而云顶较高,云层深厚。MCW影响下的云层云底高度较高,云层较薄。不同天气系统影响下的云夹层厚度大多(50%)在1 km以下,而且随着云层数目增加,低于1 km的云夹层所占的比例增加。将云底高度≤2 km且云厚≥2 km视为作业云系,发现有云条件下,SC型符合条件的作业云系最多(59.7%),而MCW型影响下最少(14.5%)。作业云系以单层低冷云为主,单层低冷云的云底高度低于1 km且云顶高度可达7 km以上,作业云系的云夹层厚度对降水云催化效果影响较小。