多时相NOAA卫星图像配准和监测区图像数据提取

在对马尾松毛虫危害遥感监测的研究中,根据监测区发生虫害的历史资料,收集和整理虫害年度多时相ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ原始图像。图像经预处理和投影变换之后,采用几何精纠正和重采样方法进行配准,并准确地在图像上对监测区分片分区提取数据,以满足统计计算和时序分析的需要。     

多时相NOAA卫星图像配准和监测区图像数据提取

在对马尾松毛虫危害遥感监测的研究中,根据监测区发生虫害的历史资料,收集和整理虫害年度多时相ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ原始图像。图像经预处理和投影变换之后,采用几何精纠正和重采样方法进行配准,并准确地在图像上对监测区分片分区提取数据,以满足统计计算和时序分析的需要     

冷涡背景下一次强对流过程的卫星水汽图像特征

将卫星水汽图像与高层动力场进行叠合分析,可为强对流天气监测预报提供有价值的信息。将卫星水汽图像和大气动力场相结合,对山东省一次冷涡背景下连续强对流过程的环境特征进行分析。结果表明,冷涡云系具有非对称结构特征;冷涡东南侧的暖湿对流与涡后动力干带入侵时爆发的暗区新生对流,这两个阶段的热、动力不稳定增长机制有所不同。与高位涡、急流相伴的水汽暗带是对流层上部的动力活跃区。当涡后具有高位涡特征的动力干带入侵时,高层动力活跃区叠加于低层暖湿平流区上空,促使对流爆发。卫星水汽图像体现了冷涡发展不同阶段高空动力强迫的差异。水汽图像上动力干带色调变暗,干湿边界锐化的特征,与高层位涡和高空急流增强有关。通过卫星水汽图像上连续时次的干湿对比,可以跟踪识别这些高层特征,进而判断高层动力特征的演变,为深厚湿对流环境条件的诊断提供依据。     

多光谱卫星图像降水强度场的分析

文中将单位特征空间归类方法应用于多光谱GMS卫星图像的降水强度场分析,该方法可交互式地进行多光谱卫星信息和地面实测降水的协同分析,准确划分各强度样本集群的光谱特征空间分布,为可靠确定各波段卫星测值与小时降水量之间的统计关系提供了一条可行的途径。为尽量减少分界点附近数据可能造成的不确定性和误差,文中首先按模糊集合论的隶属度原则,建立了模糊划分公式。按所在降水强度等级,通过对多维光谱空间的各单位特征空间内计算和比较晴空、多云(无雨)、小雨、中雨、大雨和暴雨6种情况发生的概率,经归一化处理后,分别建立相应的降水强度类属矩阵,为多光谱卫星图像降水强度场的分析确定了判识依据。就IR1-VIS降水强度类属矩阵而言,经500余个实测有雨样本的检验,其对暴雨、大雨、中雨和小雨等各强度等级有雨样本的实测命中率均在70%左右。近1400个有云样本降水强度等级判识的总准确率为73.88%。把样本仅分成无雨、中小雨和大、暴雨3个等级进行分析,实测命中率和分析成功率都显著提高,总准确率达到84.49%。IR1-WV,TIR1-IR2降水强度类属矩阵,各项指标虽然均略低于IR1-VIS降水强度类属矩阵,但对无雨、中小雨和大到暴雨的3个级判识,总准确率也能够达到75%。     

"2001.4.6"宁夏沙尘暴过程卫星图像分析

利用日本GMS-5地球同步气象卫星资料,结合常规气象资料,对2001年4月6日发生于宁夏的一次沙尘暴天气过程的影响系统、物理机制、运动学特征、发展演变过程和地形作用等进行了分析。结果表明：在GMS卫星图像上,这次过程有明显的特征,通过图像处理可以得到更多的细节信息。结合实测资料的分析表明：这次沙尘暴天气是高空强西北气流和地面急行冷锋共同影响的天气过程,在卫星云图上其热力与动力过程有明显的反映,而且随着时间的变化其作用不同。三种不同的地形在这次过程中具有不同的效应。这些结果对深入认识沙尘暴天气过程,提高监测预报能力有重要意义。     

卫星图像实时接收及回显技术研发

为了快捷而方便地实时接收卫星图像并进行质量分析,在运行控制系统的图像子系统中开发了卫星图像实时接收及回显主控接口软件。该软件是在SGI工作站上以UNIX操作系统为平台,运用X窗口系统、MOTIF窗口管理器和SGI公司的IRISGL的图形技术,采用C语言编写的。通过控制界面和控制选项实时接收卫星图像并将从磁盘或磁带上传输过来的图像资料进行各种回放显示、加网格、黑体定标、图像定位、提取周时间表等显示处理并进行质量分析。该软件已运用在气象卫星资料的实时处理中。     

都安一次特大暴雨过程卫星和雷达图像特征分析

利用彩色增强显示的卫星云图、雷达和自动气象站资料对2010年5月31日22时至6月1日11时都安县出现的特大暴雨进行分析,发现这次暴雨过程由2个强降雨阶段组成,造成都安县特大暴雨的原因是1个形成于滇黔桂交界处的低涡在南移过程中,低涡东边缘对流强烈发展,对流云团主体移过都安而产生了强降雨,对应着这2个强降雨阶段,在卫星云图上分析出是由2个对流云团前后移过所造成的,在雷达回波图上可分析出对流云团中又先后有多个对流单体移过都安县上空,所以造成了这次特大暴雨过程     

卫星图像像元云分析的方案研究和初步试验

为了充分利用卫星图像逐像点的信息来构造更加精细的中尺度数值天气预报初始场，设计了静止卫星(GMS5)图像逐像点的云分析方法，并进行了初步试验。多种数据表明，分析结果是比较合理的。文中主要介绍了用可见光和红外通道的辐射值订正碎云分析，用红外水汽通道亮温差的直方图分布规律，并结合可见光反照率阈值分割子集，以及联合红外水汽通道的数据计算云高、判定云类等的方法。     

卫星图像光盘资料管理系统

截止2010年年初,陕西省农业遥感信息中心接收极轨卫星图像光盘资料累积达6000多张,总数据量达10TB。不同种类的数据分别刻盘后,人工检验登记分箱保存。使用时,手工查找光盘,由专用软件逐一打开文件浏览。由于卫星图像数据量大,单个文件长度多在500～1000MB以上,读盘查询费时,且由于图像质量和时差等原因,打开的文件不一定可用。     

极轨卫星图像在TVGA卡上的显示

极轨卫星开发是为国民经济建设服务的急需．介绍了利用ＴＶＧＡ卡的１０２４×２６８×２５６模式显示极轨卫星图像数据的原理和方法，为深入开发极轨卫星的功能开展了基础性工作。     

NUIST地球系统模式模拟热带气旋活动的气候特征分析

采用恒定的现代外部强迫驱动第一版NUIST地球系统模式,进行了40年全球热带气旋活动模拟,分析了热带气旋活动的气候特征,并与1977—2016年观测资料对比分析。结果表明：该模式能够模拟出与热带气旋类似的结构特征,在热带气旋活动活跃的海区,模拟热带气旋生成的空间分布和影响范围与观测基本一致,但是各个海区热带气旋的生成频数与观测还存在差异。除了北印度洋海区,各个海区热带气旋生成频数的季节变化与观测相似。模式在西北太平洋海区模拟结果最好,能模拟出热带气旋的生成范围和盛行路径;在北印度洋地区模拟结果较差,北印度洋海区的相对涡度模拟与观测存在较大差异,这是模式未能模拟出北印度洋热带气旋双峰特征的主要原因。     

Analysis of rainfall characteristics of the Madden–Julian oscillation using TRMM satellite data

Rainfall characteristics of the Madden–Julian oscillation (MJO) are analyzed primarily using tropical rainfall measuring mission (TRMM) precipitation radar (PR), TRMM microwave imager (TMI) and lighting imaging sensor (LIS) data. Latent heating structure is also examined using latent heating data estimated with the spectral latent heating (SLH) algorithm.The zonal structure, time evolution, and characteristic stages of the MJO precipitation system are described. Stratiform rain fraction increases with the cloud activity, and the amplitude of stratiform rain variation associated with the MJO is larger than that of convective rain by a factor of 1.7. Maximum peaks of both convective rain and stratiform rain precede the minimum peak of the outgoing longwave radiation (OLR) anomaly which is often used as a proxy for the MJO convection. Stratiform rain remains longer than convective rain until 4000 km behind the peak of the mature phase. The stratiform rain contribution results in the top-heavy heating profile of the MJO.Associated with the MJO, there are tri-pole convective rain top heights (RTH) at 10–11, 7 and 3 km, corresponding to the dominance of afternoon showers, organized systems, and shallow convections, respectively. The stratiform rain is basically organized with convective rain, having similar but slightly lower RTH and slightly lags the convective rain maximum. It is notable that relatively moderate (7 km) RTH is dominant in the mature phase of the MJO, while very tall rainfall with RTH over 10 km and lightning frequency increase in the suppressed phase. The rain-yield-per flash (RPF) varies about 20–100% of the mean value of 2–10 × 10⁹ kg fl⁻¹ over the tropical warm ocean and that of 2–5 × 10⁹ kg fl⁻¹ over the equatorial Islands, between the convectively suppressed phase and the active phase of MJO, in the manner that RPF is smaller in the suppressed phase and larger in the active phase.     

极轨气象卫星数据Web共享平台的建设

基于国家科技部大力推行的DVB-S系统,依托AutoI、tSQLite、Prototype等开源软件构建了极轨气象卫星W eb共享平台,探讨了其方案设计和技术实现。该平台实现了极轨卫星数据实时处理、自动发布、W eb交互展示和数据共享等功能,有效地拓展了DVB-S数据接收系统的使用价值,为卫星数据的后续开发、成果交流及气象应用创造了有利条件。     

Mapping global maximum irrigation extent at 30m resolution using the irrigation performances under drought stress

Accurate global irrigation information is essential for managing water scarcity and improving food security. However, the mapping of high-resolution irrigation at the global scale is challenging due to the wide range of climate conditions, crop types and phenology, ambiguous and heterogeneous spectral features, and farming practices. Here, a robust method is proposed using irrigation performance under drought stress as a proxy for crop productivity stabilization and crop water consumption. For each irrigation mapping zone (IMZ), dry months in the 2017–2019 period and the driest months in the 2010–2019 period were identified over the growing season. The thresholds of the normalized difference vegetation index (NDVI) in the dry months from 2017 to 2019 and the NDVI deviation (NDVI_dev) in the driest month were identified to separate irrigated and rainfed cropland with samples. The final threshold from either the NDVI or the NDVI_dev of the IMZ was determined with a higher overall accuracy in separating irrigated and non-irrigated areas. The results show that the global maximum irrigation extent (GMIE) at a 30-m resolution was 23.38% of global cropland in 2010–2019, with an overall accuracy of 83.6% globally and significant regional differences in irrigation proportions ranging from 1.1% in western Africa to 100% in Old World deserts among the 110 IMZs and from 0.4% in Belarus to 80.2% in Pakistan and 100% in Egypt among 45 countries. The study quantitatively distinguished annually and intermittently irrigated regions, which had values of 42% and 58% of global cropland, respectively, by applying indicators. This method, using the NDVI and NDVI_dev thresholds, is simple, concrete and reproducible and better for zones with homogeneous weather conditions. The study offers independent, consistent and comparable information for defining the baseline, tracking changes in irrigation infrastructure, and leading future changes in how stakeholders plan and design irrigation systems.     

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。     

日本GMS扫描云图定位的自适应校准

在对ＧＭＳ系列卫星云图进行定位时，由于种种原因，有时会出现偏差，该文给出了消除偏差的自适应校准方法。     

基于多源卫星资料的中国地区云宏微观特征研究

利用2007—2016年国际卫星云气候计划（International Satellite Cloud Climatology Project,ISCCP）、云和地球辐射能量系统（Clouds and the Earth''s Radiant Energy System,CERES）和中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）卫星反演云产品,对比分析了不同数据反演的中国地区云系结构的宏微观特征,并采用复合评价指标定量评估了不同数据之间时间和空间上的一致性。结果表明：三套卫星数据都能较好地反演出中国地区总云量呈南高北低、东高西低、夏高冬低的分布特征,但通过比较时间技巧（Temporal Skill,S_T）及空间技巧（Spatial Skill,S_S）复合评价指标及其各项分量发现,与MODIS相比,CERES与ISCCP数据反演的总云量时间序列演变特征明显更为一致,且其评分均有南方优于北方,夏季优于冬季的特征;进一步分析不同高度云量的S_T评分发现,CERES和ISCCP两套数据在南方地区的总云量差异主要来自于低云量的绝对偏差,而北方地区的偏差则同时存在于低云和中云;对比分析MODIS和CERES反演的云滴有效半径发现,高云对应的冰相云一致性较高,而中低云相对应的液相云的偏差则有夏季高于冬季的规律。针对夏季液相和冰相云滴粒径及概率密度分析则表明,相比CERES数据,MODIS对夏季液水和冰水粒子的有效半径在不同地区均有不同程度的高估,液（冰）水谱宽则更宽（窄）。     

“93·8”中尺度对流复合体的云图分析

１９９３年８月４－５日在副热带高压北－西北边缘发生了一个很强的中尺度对流复合体，该文应用ＧＭＳ－４红外卫星云图分析了它的发生和发展。     

基于晴空阈值法的全天空红外图像云量计算

为提高新疆戈壁地区云的自动化观测水平,基于全天空红外成像仪(WSIRCMS)获取的红外辐射图像,利用辐射传输模式SBDART分析了仪器测量波段对有云无云状况的敏感性并构建了拟合方程,同时利用典型季节的晴空辐射样本拟合了晴空曲线并统计形成了晴空阈值,最后利用统计晴空阈值对全天空红外辐射图像进行云像素识别和总云量计算。将不同季节总云量计算结果同人工观测结果对比验证表明：观测时段算法计算总云量和人工观测总云量差值在±2成以下的概率均在80%以上,说明该方法具有较高的准确度和较强的实用性,在观测业务中具有较好的应用前景。     

基于TRMM卫星的江西省闪电时空分布特征

TRMM卫星闪电资料的优势在于从高空探测闪电活动,能在一定程度上反映对流云中上层的对流影响过程.利用2004—2014年TRMM卫星LIS闪电数据和江西省雷电监测定位网闪电数据对江西省境内闪电活动的时空分布特征进行了分析,并比较了两种数据之间的差异.江西省闪电活动年差异较大,季节变化明显,闪电发生高峰值为低峰值两倍多,高发期为6—9月,在该时段闪电活动多集中于午后到前半夜发生.闪电活动局地性很强,多发于江西省山地与地势较低的过渡带,正地闪高发区集中在江西省中部的偏东地区.对流有效位能(CAPE)高值区与闪电密度大值区对应,表明前者对闪电活跃区有较好的指示作用.江西省闪电时空分布与地形地势、大气环流、水热条件等诸多因素有关,卫星和地面数据之间也存在一些差异.