基于AVHRR和VIRR数据的改进型Becker“分裂窗”地表温度反演算法

为了将基于NOAA-9/AVHRR数据提出的Becker和Li的“分裂窗”地表温度算法成功地应用于长序列NOAA/AVHRR和FY 3A/VIRR数据的地表温度反演,为气候变化研究提供长序列、高精度、高分辨率的地表温度数据集,从辐射传输方程出发,首先利用MODTRA 4.1模式模拟了多种地表和大气状态下的光谱辐亮度数据,并结合AVHRR和VIRR通道4、5的光谱响应函数建立了温度数据集(TS,T4,T5);然后,基于该数据集采用最小二乘法重新计算了Becker和Li算法中的各参数,提出了一个适用于NOAA/AVHRR和FY-3A/VIRR数据的改进型Becker和Li分裂窗地表温度反演算法;并利用改进型算法对2008年4月27日03时12分(世界时)观测的一景覆盖北京地区的NOAA-17/AVHRR数据进行了地表温度的反演,将反演结果与日本东京大学提供的同地区、同时相的MODIS地表温度产品进行了对比分析.结果表明,两种地表温度产品的相关系数为0.88,均方根偏差(RMSD)为2.1K;在两种地表温度差值图像的频率直方图上有69.6％的像元的值在±2K之内,37％的像元的值在±1K之内.     

浑善达克沙地沙尘气溶胶的粒谱特征

浑善达克沙地是我国主要沙尘气溶胶源地之一,但对其沙尘气溶胶特征一直缺乏研究.2001年4月末到5月初,在内蒙古浑善达克沙地利用PMS Fssp-100型激光粒谱仪进行了大气气溶胶的外场观测,取得了晴天、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘粒子的数浓度采样资料,通过统计分析研究,总结出浑善达克沙地在不同天气条件下近地面沙尘气溶胶的粒谱分布规律.所得统计结果表明了与其他源地沙尘气溶胶的共同点、差异之处及其原因.这一结果也为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供了新的实测依据.     

内蒙古半干旱草原土壤－植被－大气相互作用综合研究

为深化对中纬度半干旱草原气候-生态相互作用过程、机制及其对全球变化的响应与贡献的认识,一项名为“内蒙古半干旱草原土壤-植被-大气相互作用(IMGRASS)”的基金重大项目于1997~2001年在内蒙古锡林郭勒草原执行。IMGRASS计划在1998年草原生长季节在所选定的以典型草原为主,包括草甸草原、稀疏沙地草原等在内的中尺度试验区开展了多点、多要素的综合观测。观测内容包括土壤、植被、大气的相关要素和发生于地-气界面的潜热、感热通量,还包括N2O,CH4,CO2等微量气体交换量、辐射与降水分布。除1998年中尺度观测试验外,1999~2001年在代表性地点进行了微量气体收支、遥感和沙尘天气相关的专项观测,结合草原站已进行的长期监测资料,分析气候-生态长期相互作用,特别是人类活动干预的影响。在分析观测结果的基础上,对该地区的气候-生态相互作用进行了数值模拟研究。文章简要介绍IMGRASS计划目标和初步成果,包括:计划目标与实验区背景;半干旱草原不同地表陆气相互作用特征;浑善达克沙地及其沙尘气溶胶特征;半干旱草原温室气体收支与碳循环测量分析;人类活动干预下半干旱草原生态退化与恢复演替规律;半干旱草原的遥感测量。     

从红外太阳透过率反演大气可降水量的研究

从红外波段太阳透过率测量中可以反演大气可降水量#AW#a。我们在近、中红外波段选取了三对波长，用LOWTRAN 7辐射传输模式，主要研究了散射和气溶胶对这三对波长反演#AW#a算式的影响。结果表明，通常采用近红外波长对（即0.9422～0.862 μm）反演#AW#a并非最佳选择，因为其反演算式受到大气状态（混浊度）的很大影响；而在稍远段两对波长（1.47～1.55 μm和3.704～3.067 μm）对应的算式较为稳定。     

Statistics of the tropopause inversion layer over Beijing

High resolution radiosonde data from Beijing, China in 2002 are used to study the strong tropopause inversion layer （TIL） in the extratropical regions in eastern Asia. The analysis, based on the tropopause- based mean （TB-mean） method, shows that the TIL over Beijing has similar features as over other sites in the same latitude in Northern America. The reduced values of buoyancy frequency in 13-17 km altitude in winter-spring are attributed to the higher occurrence frequency of the secondary tropopause in this season. In the monthly mean temperature profile relative to the secondary tropopause, there also exists a TIL with somewhat enhanced static stability directly over the secondary sharp thermal tropopause, and a 4 km thickness layer with reduced values of buoyancy frequency just below the tropopause, which corresponds to the 13-17 km layer in the first TB-mean thermal profile. In the monthly mean temperature profile relative to the secondary tropopause, a TIL also exists but it is not as strong.
For individual cases, a modified definition of the TIL, focusing on the super stability and the small distance from the tropopause, is introduced. The analysis shows that the lower boundary of the newly defined TIL is about 0.42 km above the tropopause, and that it is higher in winter and lower in summer; the thickness of the TIL is larger in winter-spring.     

上甸子大气本底站太阳辐射观测数据的质量评价

采用了基准地面辐射观测网络(BSRN)推荐的辐射观测数据质量评价方法,对2005年上甸子大气本底站太阳辐射观测数据进行了质量评价,并通过分析晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差和变差系数来替换BSRN质量评价方法中的"辐射观测值序列的目视"检验步骤.结果表明,通过前3步检验的直接、散射和地面太阳总辐射数据的百分比,除7月和8月外其他月份均在95%以上;地面向上辐射除3、4、7、8和11月在74.7%～85.5%之间外,其他月份均在91%以上.通过前3步检验的晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差均在23.5 W·m-2以下,除11月和12月外其他月份的变差系数均在0.05以下.     

利用MOPITT资料分析亚洲地区对流层CO的时空分布特征

目前CO的模式模拟结果与实际观测存在着很大的差别,需要结合观测资料的分析研究来验证和改善模式能力。而南亚地区源汇的复杂性和站点观测资料的严重不足,使得对该地区CO分布与变化特征的认识更为有限。本文尝试使用2000~2011年MOPITT卫星资料,分析该地区CO的气候态空间分布特征,并结合再分析风场和卫星出射长波辐射资料,对大气运动影响CO分布进行探讨。主要结论是:1)南亚对流层中上层四季都存在CO高浓度带,其位置随着季节有南北变化,其中夏季高值带范围最小,但极值最大。2)在南亚季风区东侧,夏季对流层CO垂直廓线呈连续的高值分布,而在西侧对流层中上层出现孤立的高值分布,验证了东风急流的水平输送效果。3)CO浓度的季节变化在南北(27.5°N/12.5°S)纬度基本反相,并且在12年内500 h Pa高度上呈减少趋势,而在300 h Pa高度上有增加趋势。4)南亚中上对流层CO浓度值的分布和赤道附近垂直风场之间存在较好的相关性,对于该区域CO的来源问题提供了一个新的研究方向。     

2008年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2008年1～2月,我国南方地区遭受50年不遇的雨雪冰冻天气.2008年3月上旬,澳大利亚南部大部分地区经历破纪录的热浪.5月2日,20年来亚洲破坏力最强的热带气旋"纳吉斯(Nargis)"给缅甸造成有史以来最严重的灾害.2008年大西洋飓风季,"古斯塔夫(Gustav)","汉娜(Hanna)"和"艾克(Ike)"等强飓风给加勒比海地区和美国部分地区造成严重洪灾.入秋以后,我国华北、黄淮、西北东北部及四川西部、西藏等地遭遇严重干旱.2008年,全球平均气温比过去30年(1961～1990年)的平均温度高出0.31℃,全球极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国也经历了许多极端天气和气候灾害.     

现代大气物理学研究进展

简要论述现代大气物理学的主要研究内容与发展历史,重点介绍中国科学院大气物理研究所的科技工作者在云和辐射的相互作用、气溶胶的光学特性、气溶胶的辐射强迫、大气辐射传输、大气组分探测等方面的研究进展与成果,特别是创新性的研究成果.     

测量云液水柱含量的一个设想

云液态水柱含量是一个重要的气象学和云雾物理参数.对于云液水柱含量测量已发展了多种技术,但由于云在时空上变化很大,目前地基、飞机以及卫星测量的全部资料,都不能满足数值天气预报、人工增雨及气候变化研究等方面的工作需要.作者提出一种测云水的新方法,即从卫星-地面的微波衰减来确定云水(斜)柱量,并研究了此方法中的测量通道选择及测量方式问题,进行了初步的误差分析研究.结果表明,此方法在现有技术条件下可行,云水的测量精度不难达到20%～30%的水平.与卫星被动微波遥感结合起来,可获得精度更高的云水全球分布资料.