海面盐度卫星遥感的大气影响仿真

海面盐度是描述海洋的重要参量之一,基于星载微波辐射计的海面盐度探测也是海洋遥感研究的重要内容.在影响盐度遥感的误差中,大气是重要的影响因素.在辐射传输理论的基础上,仿真计算了大气透射率和上、下行辐射随地面大气温度、压强和辐射计入射角的变化关系,进而得到大气对接收辐射亮温的影响.仿真结果表明,大气对盐度遥感的影响很大,但当地面大气温度和压强精度分别达到2℃和1000 Pa时,可以消除大气的影响.     

利用星载微波辐射计AMSR-E数据反演海洋地球物理参数

从微波辐射传输原理出发, 通过理论模拟的亮温建立了海洋和大气参数的反演算法, 利用AMSR-E数据进行地球物理参数的反演验证, 并利用Wentz算法进行相同参数的反演, 以判断反演的效果。研究表明：在使用各种方法进行参数反演的时候, 反演结果和实际值之间存在很好的相关性, 但是都存在一个系统偏差需要修正。通过与NCEP和TAO浮标两组数据的比较发现, 同样的算法反演结果的均方根误差不同, 采用浮标数据比较的反演结果明显好于NCEP数据, 原因可能是NCEP数据存在一定的不确定性。算法反演大洋海面温度和风速的均方根误差分别为0.73K和1.21m/s。     

北京城区大气边界层高度的反演研究

采用北京市国家大气探测试验基地2017年5月1日至2019年8月31日的微波辐射计观测结果,通过位温气块法反演了该地区的大气边界层高度,统计其日变化和月际变化特征,并与相应的探空反演结果进行对比.结果表明:日间大气边界层高度的变化特征与日照时长对应关系很好.除热力作用外,边界层高度受地面风速的影响较大,近地面的较强大风...     

基于奇异值分解的多通道带乘性噪声系统的最优滤波算法

提出 1种基于奇异值分解 (SVD)的多通道带乘性噪声系统的最优滤波方法。该方法基于多通道带乘性噪声系统的最优滤波理论[1] ,利用奇异值分解作为工具 ,将原算法中的协方差矩阵P进行奇异值分解 ,可以在一定程度上避免在递推过程中 ,由于计算误差和舍入误差的积累而引起的协方差矩阵P失去对称性 ,因而导致算法失效的问题。在保证算法在线性最小方差意义下为最优的同时 ,具有很好的数值稳定性和鲁棒性。仿真中对改进后算法和原算法估计效果做了对比 ,仿真结果证明了本文方法的有效性。     

基于FY-3C微波辐射计数据的极区海冰密集度反演方法研究

极区海冰影响大气和海洋环流,对全球气候变化起着重要的作用。海冰密集度是表征海冰时空变化特征的重要参数之一。本文研究了利用FY-3C微波扫描辐射计亮温数据反演极区海冰密集度的方法。经过时空匹配、线性回归,修正了FY-3C微波辐射计亮温数据。使用两种天气滤波器和海冰掩模滤除了大气影响所造成的开阔海域虚假海冰;使用最小密集度模板去除陆地污染效应。通过计算2016年、2017年极区海冰面积及范围两个参数,对得到的海冰密集度产品进行了验证,两年的海冰范围和面积趋势基本与NSIDC产品一致,平均差异小于3%。本研究结果为发布我国自主卫星的极区海冰密集度业务化产品奠定了基础,制作的产品可保障面临中断的40多年极区海冰记录的连续性。     

全球海洋大气柱水汽含量遥感融合数据产品生成

本研究利用国际在轨SSMIS、WindSat、AMSR-E、ASMR2和国产HY-2A微波辐射计多源遥感大气柱水汽含量观测数据,基于最优插值算法,生成了2003-2015年全球海洋每日0.25°高分辨率的大气柱水汽含量多源遥感融合产品,以及2012-2015年未使用HY-2A微波辐射计数据的全球海洋每日0.25°遥感融合产品。利用无线电探空仪水汽含量观测数据,对生成的全球海洋大气柱水汽含量融合产品进行精度检验。结果表明,总体上,13年间均方根误差和标准差小于3 mm,平均偏差小于0.6 mm,平均绝对偏差小于2 mm,相关系数大于0.98;使用HY-2A微波辐射计数据产品会使融合结果的精度出现微小的降低;AMSR2和HY-2A微波辐射计数据的联合使用对于替代AMSR-E数据具有积极意义。     

基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用

分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM_2.5、O₃浓度的影响。结果显示：(1)利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2 207 m、1 239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;(2)利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O₃浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O₃污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;(3)利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM_2.5浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM_2.5污染天气过程分析中具有较好的应用价值。     

基于多通道梯度特征的彩色图像直线提取方法

经典LSD直线提取算法仅采用图像的灰度信息,未充分考虑R,G,B彩色通道中的梯度差异,导致部分重要直线检测率低且连续性较差的问题,文中提出基于多通道梯度特征的彩色图像直线提取方法。首先计算彩色图像的R,G,B通道的梯度值及其对应的灰度图像的梯度值,然后取梯度的最大值及其对应的梯度方向作为初始梯度值,最后通过区域生长和直线拟合完成直线检测。采用多幅York城市图像数据库中的图像和真实影像进行实验,结果表明文中方法在彩色图像中的直线提取效果优于经典LSD直线提取算法,提取结果中直线信息更丰富,连续性更好。     

2018年春季两次强天气过程对比分析

利用常规气象观测、NCEP 1°×1°逐6小时再分析和咸宁地基微波辐射计资料,对咸宁2018年4月22—23日(“1804”过程)和5月6日(“1805”过程)两次强天气过程进行分析。两次过程影响系统有相似性,但系统发展、强度、位置、高低层配置有明显差异,主要体现在“1804”过程有很强的动力抬升条件,配合较好的水汽、能量条件,产生强降水;而“1805”过程动力条件较差,低层能量聚集,层结更不稳定,利于发生雷暴大风天气。从微波辐射计资料分析发现,前一次过程在临近降水时有整层水汽含量明显减少,整层液态水含量明显增加,云底迅速降低的特征,而后一次过程则没有,这种明显差异对预报暴雨和强对流天气具有一定的参考意义。     

星载降水雷达机载校飞试验：地基多通道微波辐射计估算雷达路径积分衰减

介绍了在雷达观测降水试验中如何配合利用地基微波辐射计估算雷达路径积分衰减(PIA)的一种方法.所用的GPS高空探空资料和地基多通道微波辐射计的观测资料,均为中国首次星载降水雷达机载校飞试验中获得的数据.由于常规探空资料中没有云水含量的直接信息,因此,通过绝热液态水含量分析方法,从GPS探空数据中计算得到这些云参数值.用MWMOD进行亮温模拟并计算液态水含量.在晴空条件下,用该模式模拟了地基多通道微波辐射计12个通道的下行辐射亮温.通过设置相对湿度阈值,利用MWMOD模式自带的绝热液态水含量分析方法,从探空廓线中分析出液态水廓线,进而模拟出有云情况下的下行辐射亮温.辐射传输模式的模拟亮温和地基多通道微波辐射计观测亮温的对比表明,进行云分析之后的模拟亮温值更接近于实测值.由此,利用由辐射传输模式和地基微波辐射计,从探空廓线中分析出液态水廓线,计算出有云情况下的大气整层透过率,进而得到路径积分衰减,为降水雷达衰减订正提供一种有效手段.