基于沙尘气溶胶识别的中国北方地区MODIS云检测产品的改进研究

美国国家航空航天局(NASA)的MODIS业务云检测产品MOD35是其他大气产品和陆地产品反演的辅助数据,也是目前很多云检测研究的检验依据。为研究MODIS云检测业务产品MOD35的监测效果,分析了中国北方地区有沙尘暴天气的MOD35产品,发现产品易将沙尘气溶胶区域误判为云。为了区分沙尘和云,对中国北方地区白天4次沙尘过程数据进行散点图分析,并通过计算损失率得到沙尘气溶胶的11μm、12μm通道亮温差特征和11μm通道、3.7μm通道的亮温范围,改进了MODIS监测沙尘气溶胶的算法。应用此算法对MODIS云检测产品中的沙尘气溶胶污染进行判别,分析结果与国家气象卫星中心发布的沙尘监测一致。改进的算法能有效地监测出MOD35产品中误判为云的沙尘区域,结合MOD35自身的厚气溶胶标记,改进了云检测产品的效果。     

利用MODIS数据反演多层云光学厚度和有效粒子半径

利用卫星资料反演云微物理参数不仅有助于对天气变化的监测和预报,而且对人工影响天气的研究十分有益.目前卫星反演云微物理参数的算法一般是假设视场中只有一层云,但是实际环境中多层云出现很频繁.文中研究了多层云的光学厚度和有效粒子半径微物理参数的反演算法,主要针对薄的冰云覆盖在低层水云的多层云情形.算法利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)吸收通道和非吸收通道同时进行反演,在此基础上利用SBDART辐射传输模式模拟冰云覆盖在低层水云上的多层云对云微物理参数反演的影响,模拟表明反演时将多层云作为单层云处理会使反演结果产生较大误差.为此,文中提出了云光学厚度和有效粒子半径反演算法中要考虑多层云的因素,并设计了一套云光学厚度和有效粒子半径反演方案.该方案使用SBDART辐射传输模式建立不同观测几何条件、下垫面类型、大气环境等条件下以光学厚度和有效粒子半径为函数变量的多层云、水云和冰云辐射查找表.经过云检测、云相态识别和多层云检测后,在该查找表的基础上,对MODIS通道1和通道7的数据采用最小方差拟合法反演光学厚度、有效粒子半径.利用该方案对2006年7月12日TERRA卫星MODIS数据进行反演试验,反演结果与NASA发布的MOD06产品中云的光学厚度和有效粒子半径的结果较一致,表明方案具有合理性.     

HUBEX试验期间地基微波辐射计反演资料的应用研究

在1998年和1999年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)加密观测期间(IOPs),获得了双通道微波辐射计观测资料反演得到的大气水汽含量和云中液态水含量的时间连续资料序列.本文结合天气分析和其他加密观测资料,进行了HUBEX试验期间天气变化同大气水分变化关系的分析.结果表明,天气条件的变化是大气水分变化的主要原因.     

气象卫星遥感西北太平洋海温的研究

在提取ＧＭＳ－４红外通道晴空亮温的基础上，用３种方法对１９９３年８月西北太平洋海温进行了反演试验。误差放大的内在特性使得单通道物理法误差显著，所以，建立了一个单通道统计方法，精度（１．１８℃）上优于同类方法；还将ＴＯＶＳ资料与ＧＭＳ资料结合起来，建立海温多通道统计反演方法，精度（１．０６℃）达到了当代同类方法的精度（０．５—１．３６℃）。两种统计方法得到了与实况相近的海温反演分布     

利用TRMM/PR资料分析1998年GAME/HUBEX期间梅雨锋雨带结构

结合1998年GAME／HUBEx试验期间的常规观测资料，利用TRMM／PR产品分析了一个梅雨锋面雨带的结构以及一些大气学特征。星载测雨雷达(PR)能够在一个广大的范围内提供锋面雨带的某些细节特征和内部结构。利用PR资料得出的结论与利用常规观测资料诊断分析的结果相当一致。以往根据地面雷达发展的雷达气象理论仍然适用，并且效果更加准确可靠。这说明在降水空间结构以及梅雨锋特征的分析中，PR有相当的优势和潜在的价值。     

一次积层混合云飞机播云对云微物理过程影响效应的分析

人工增雨效果评估主要关注的是催化后云和降水过程是否产生了预期的变化,这首先表现在云和降水的宏微观过程有无明显变化,因此了解播云作业后的云微物理结构的变化是很必要的.2009年4月18日在河北张家口进行了一次飞机播云实验,本文采用飞机探测所取得的PMS资料,分析了播云对云微物理过程影响,并进行了云物理因子综合研究.结果表明:催化后播云高度上液态含水量大幅度降低,粒子平均直径由催化前20.4μm增大到23.9 μm;云中粒子谱结构也发生很大的变化,催化后冰晶减少,降水尺度粒子显著增加;而且在播云1小时后影响区地面累计降雨量达到最大.     

ANALYSIS ON CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC DUCT AND ITS EFFECTS ON THE PROPAGATION OF ELECTROMAGNETIC WAVE

On the basis of introducing the basic categories of atmospheric refraction and their existingconditions,the forming processes of three kinds of atmospheric ducts are expounded.Several maincharacteristics of atmospheric duct are summarized and analyzed,and field sounding data from theWEstern North-Pacific cloud-radiation EXperiment(WENPEX)and meteorological data aroundthe Xisha sea area are used to validate these characteristics.Meanwhile the sensitivities of theevaporation duct height to the variations of atmospheric humidity.the air-sea temperaturedifference.and horizontal wind speed are examined.With the analysis of the effect of atmosphericduct on the propagation of electromagnetic wave.the maximum trapped-wavelength and the criticalemitting angle of elevation for electromagnetic wave which can form duct propagation are derived.At the same time the four kinds of necessary conditions for electromagnetic wave to form ductpropagation are brought forward.The effects of atmospheric duct on ultrashort wave propagation,radar observation.short wave communication etc.are also discussed.     

用GMS-5卫星资料结合地面资料联合估算水汽分布

利用GMS-5卫星红外分裂窗通道和水汽通道结合探空资料反演晴空大气的水汽分布;同时利用探空资料建立地面水汽压和相对湿度与大气总水汽量的经验关系,通过带权插值生成淮河流域300多个地面站经验关系式的系数矩阵,并利用地面站资料确定云天大气的水汽分布.最后,将两种方法进行融合,得到淮河流域全天候的水汽场分布.     

GPS遥感大气可降水量在降水天气过程分析中的应用

应用GPS探测的大气可降水量(PWV)对2010年大连地区降水过程中水汽变化特征进行了分析。结果表明：GPS/PWV资料能反映大气中水汽的时间和空间变化,其变化特征与降水有较好的对应关系;不同性质的降水过程PWV变化特征明显不同,稳定性降水过程中PWV变化较为平缓,呈明显的单峰结构,对流性降水过程水汽变化程度剧烈,呈震荡趋势,而混合型降水具有两种性质降水的共同特征;降水过程中GPS/PWV阈值表明,GPS/PWV资料在降水天气预报方面有一定的应用价值。     

利用AMSU-A亮温估测西北太平洋区域热带气旋强度

先进的微波垂直探测器AMSU（Advanced Microwave Sounding Unit）能接收到穿透一定厚度云层的微波辐射信息,适合于分析热带气旋暖核特征.由辐射传输方程和静力学方程可知,气旋暖核强度同中心海平面气压距平相关联. 本文利用搭载于极轨气象卫星NOAA-16/17/18上的AMSU-A亮温资料,根据2002～2006年之间发生在西北太平洋区域热带气旋的移动路径,匹配出47个热带气旋的183时次个例,并将各时次的暖核最大亮温距平同气象业务部门发布的热带气旋强度报告值建立统计回归方程. 为进一步提高估测精度,在计算亮温距平过程中,提出用于修正扫描点分辨率不均匀所带来取样偏差的方法,并综合利用AMSU-A的7、8双通道信息来进行估测,利用修正后算法得到暖核亮温距平同气旋强度之间的相关系数为0.80,标准偏差为12.2 hPa,对近年来影响我国较大的两个台风（0414“云娜”和0608“桑美”）进行个例估测,平均偏差约6 hPa.