微波遥感低空大气温度层结的研究

根据大气噪音谱,用接收5mm微波噪音,遥感低空大气温度层结。研制了5mm微波辐射计(C型机 v=54.4 Gc)。在野外实验中与无线电探空仪对比,在3km以下,温度层结偏差2—3°K。为了能够在云天情况下遥感大气温度层结,研制了8mm微波辐射计,并进行了接收大气噪音的实验。     

微波遥感大气温度层结的原理和试验

一、引言 利用5毫米微波段大气辐射的地面遥感,反演大气温度压力层结。本文将讨论它的原理、仪器和试验结果。这项工作最初在北京大学进行原理性的探索。随后分别与上海气象仪器厂和北京768厂合作研制成A型微波辐射计及B型微波辐射计两种试验样机,并对两种试验样机作了野外考察试验。从观测结果上看,可以用它遥感十公里以下大气温度层结,低空逆温能够明显地反应,高空逆温反演误差较大。5公里以下均方根误差在2—3°K以内,5公里以上误差还要大些。     

热带西太平洋秋季低空大气温度层结的基本特征

本文利用现场考察资料,分析了热带西太平洋低空大气温度层结基本特征。发现其边界层内往往有多个弱逆温层存在,在2000—3000m之间也常有弱逆温层存在。     

气象卫星遥感反演大气和地表参数的前沿问题

根据地球科学热点问题确定前沿问题观点，对卫星定量遥感理论和反演方法存在的几大难题作了质的分析，并指出解决难点之道；同时提出若干前沿问题，特别是指出进一步发展遥感反演内在相互联系的八大基本点。     

大气低空温度层结遥测方法及仪器原理简析

对低空温度层结进行探测，是借助电子技术进行遥测。使这一工作更准确、可靠、简单易行。本文对这方面的基本方法，仪器原理和一些实践经验进行了介绍和探讨。     

晴空时大气红外遥感及其反演问题研究 II. 反演试验研究

前文给出了卫星红外观测资料的反演处理方法，并对方法作了理论上的分析，在本文中，我们将此方法应用到TOVS、GOES-8实际资料及AIRS模拟观测资料处理中并重点对TOVS资料进行试验。在反演中，我们将大气温度廓线和水汽混合比（lnq）廓线用各自的经验正交函数（EOF）表示以提高反演的稳定性并缩短计算时间，同时采用一种过滤操作以加速迭代的收敛速度。除了用本文提出的方法对TOVS资料进行处理外，还用国际TOVS处理软件包（ITPP-4.0）对同样的资料进行反演。试验表明，本文方法的反演结果优于ITPP的结果。AIRS模拟反演结果表明，高分辨率红外垂直探测器的遥感精度能够达到温度1 K、水汽10%。     

有云时大气红外遥感及其反演问题 II. 反演试验研究

本文前一部分提出了用相邻视场同步反演法处理有云时的反演问题。在这部分中，我们将此方法应用到TOVS的模拟和实际观测资料反演中，并提出了一种“广义CO2分割法”来求取云高和云量的初始猜值。试验结果表明，相邻视场同步反演法反演精度明显优于单视场反演法的精度。另外，利用“广义CO2分割法”可以得到较好的云顶气压和云量的初始猜值。     

层结大气中近地层湍流

本文对稳定层结大气中近地层湍流的层结订正函数导出了新的形式.据此而对的湍流普遍函数作出了新的规定.根据该方案对近地层湍流特徵作了若干讨论.最后并绘制了计算近地层湍流特性量的图表,藉此可以很方便而准确地由梯度观测直接估各市地近地层湍流状况.     

利用气温垂直分布的统计特征讨论地面气温在大气温度遥感反演中的应用

本文用经验正交函数法分析了南京气温垂直分布的统计特征及地面气温对正交展开的影响,提出利用经验正交函数展开法进行大气温度廓线遥感反演的一种改进方法。     

晴空时大气红外遥感及其反演问题 I. 理论研究

本文首先研究了晴空情况下大气温、湿廓线及表层温度等参数的同步反演问题。利用一阶变分原理，从红外辐射传输方程中得到了大气温度、水汽权重函数的解析形式，然后利用牛顿非线性迭代法求解大气温度廓线、大气水汽廓线和表层温度。并从“最佳信息层”的概念出发，指出水汽遥感反演的两个特点。     

空对地微波遥感大气温度分布的数值试验

本文讨论了地表对微波测温核函数的影响,运用最优化技术,得到了一组基本上与地表特征无关的最优核。运用统计最优反演方法对50组模拟的微波辐射资料进行了反演,并讨论了观测误差对反演精度的影响。     

大气微波辐射起伏及其遥感

本文讨论了大气微波辐射起伏的机制。推导出利用大气氧气微波辐射起伏统计特征,探测大气温度结构常数分布与风分布的遥感方程。对遥感方程核函数的基本性质进行了讨论。     

微波地对空测温核函数的稳定性

近十年来,被动微波遥感技术在气象上得到了广泛的应用,它已经成为探测大气温、湿、云、雨等气象要素的一种新的重要手段。美国已经在第三代气象业务卫星上安装了微波探测装置(MSU),与红外遥感技术相配合,以期提高测温精度。与此同时,地面大气微波遥感的研究工作也有了相应的发展,已经成功地测得对流层大气温度分布和低层     

Air temperature retrieval from remote sensing data based on thermodynamics

Summary A new approach to retrieving air temperature from land surface temperature is presented. The new method is based on thermodynamics. Two important parameters, namely crop water stress index and aerodynamic resistance, were used to build a quantitative relationship between the land surface temperature and the ambient air temperature. The method was applied using MODIS satellite data for a location situated in the North China Plain. Comparing the measurement values at meteorological stations with air temperature, derived by the method for certain pixels, indicates that derived values can be obtained within an accuracy of 3°C for more than 80% of data processed. Sensitivity studies also suggest that inaccuracies associated with measurement error in the model variables are also within the 3°C range.     

从地面高分辨率太阳光谱遥感大气成分的信息内容

本文提出了一种利用地面高分辨率太阳光谱进行大气成分垂直分布反演时,消除太阳零吸收光谱曲线影响的方法,分析了这一方法的权函数特性,讨论了仪器的光谱分辨率、谱线光谱参量以及成分混合比高度分布特性对其可测量高度、垂直分辨率和误差放大率等信息内容的影响。结果指出:对混合比随高度增加或变化不大的大气成分,利用普通高分辨率光谱仪可给出20—30km高度以下混合比高度分布的信息。若采用外差技术,将光谱分辨率提高到0.001cm~(-1)以上,其最高测量高度可达40km以上。     

卫星高光谱大气CO2探测精度验证研究进展

卫星高光谱大气CO₂遥感探测对全球气候变化研究意义重大,卫星CO₂反演产品的地基观测验证是获得产品精度评价、发现算法可适用范围和局限性的重要环节,因此地基高光谱CO₂的观测验证研究对提高卫星产品定量精度至关重要。本文综述了当前国际上大气CO₂探测卫星的研制进展,短波红外大气CO₂的反演方法进展,重点阐述了地基高光谱CO₂探测技术进展及其对卫星大气CO₂的定量探测精度验证方法和技术研究进展,并对该研究领域未来的发展提出展望。     

光学遥感卫星大气校正研究综述

由于高分辨率遥感应用需求增加的牵引,国内外发射了越来越多的光学遥感卫星载荷.然而,随着传感器分辨率的增加,大气对地表信息干扰的问题也越来越突出,光学遥感图像的大气校正问题,因载荷特点和应用需求的改变面临着一些新的挑战,有必要对其进行总结和分析.本文在介绍大气校正现状和原理的基础上,按照光学遥感卫星大气校正输入信息来源不同,把大气校正方法归纳为基于图像和图形处理方法、基于辐射传输计算、基于图像自身信息反演大气参数、基于大气同步校正仪的大气校正4类进行介绍.最后,结合我国高分辨率光学卫星的发展方向,对当前的大气校正应用方案和未来发展进行了讨论和展望.     

Numerical experiment of combined infrared and ultraviolet radiation remote sensing to determine the profile and total content of atmospheric ozone

A new remote sensing method is described to determine the vertical distribution and total content of atmospheric ozone. The method combines surface infrared, satellite infrared and ultraviolet channels. The width of the infrared channels is 0.01 cm-1, less than Lorentz half-width at the earth’s surface, rather than the present width, because these channels can obtain information about variations in the ozone profile below the profile main-peak. The numerical experiments show that the method has a satisfactory precision in determining total ozone content, just about 1 percent error, and vertical distribution from the earth to 65 km space. In addition, some semi-analysis functions for calculating backscattered ultraviolet and a relaxation equation are described in this paper.     

Evaluation of atmospheric thermal radiation algorithms for daylight hours

Existing simple but theoretically based clear-sky models for longwave down-welling radiation (LDR_c) and cloud impact algorithms transforming them to all-sky radiation (LDR) are checked against locally calibrated empirical algorithms. They are evaluated for daylight hours based on measurements in regionally differing climates of Germany. The Prata clear-sky scheme is additionally tested with adjusted coefficients so that LDR_c converges against a realistic emissivity for a completely dry atmosphere. This version is characterised by an improved modelled variance. Compared with locally calibrated schemes, bias and root mean square error (RMSE) of the more theoretical clear-sky schemes do not differ significantly and yield even better results at a mountain site. In contrast, the locally calibrated algorithms yield biases up to 9% and an increase in RMSE between 6% and 67%, if applied for other sites. For daylight hours, the cloud impact on LDR can be calculated via the ratio of observed to clear-sky global irradiation (CMF_sol). With CMF_sol, the Crawford and Duchon scheme reveals the lowest bias and a decrease in RMSE by 22% against the next best performing algorithms. Compared with synoptic cloud observations as input, the bias is reduced by 9 to 28 W m^?2 and the scattering of the residuals decreases by 20% to 30%. Based on published results for also non-European sites, it is inferred that the more theoretically based LDR_c schemes and cloud impact evaluated via CMF_sol are universally applicable and perform at least in the order of magnitude of locally calibrated empirical algorithms.