Correction of atmospheric effect on ADEOS/OCTS ocean color data: Algorithm description and evaluation of its performance

This paper first describes the atmospheric correction algorithm for OCTS visible band data used at NASDA/EOC. Sharing a basic structure with Gordon and Wang’s Sea WiFS algorithm, it uses 10 candidate aerosol models including the “Asian dust model” introduced in consideration of the unique feature of aerosols over the east Asian waters. Based on the observations at 670 and 865 nm bands, the algorithm selects a pair of aerosol models that account best for the observed spectral reflectances, and synthesizes the aerosol reflectance used for the atmospheric correction. Two different schemes for determining the value of the parameter for the aerosol model selection are presented and their anticipated estimation error is analyzed in terms of retrieved water reflectance at 443 nm. The results of our numerical simulation show that the standard deviation of the estimation error of the “weighted average” scheme is mostly within the permissible level of ±0.002, reducing the error by 18% on average compared to the “simple average” scheme. The paper further discusses the expected error under the old CZCS-type atmospheric correction, which assumes constant aerosol optical properties throughout the given image. Although our algorithm has a better performance than the CZCS algorithm, further analysis shows that the error induced by the assumption taken in the algorithm that the water-leaving radiance at 670 nm band is negligibly small may be large in high pigment concentration waters, indicating the necessity for future improvements.     

一次春季黄海海雾和东海层云关系的研究

结合多种观测数据和数值模拟结果对2011年3月12—13日的一次黄海海雾过程进行分析。观测数据分析表明:此次黄海海雾过程与东海层云之间存在密切的联系。地面高低压位置为水汽从层云区向北输送提供了有利的环流条件;黄海上空天气尺度下沉运动,加强了海洋大气边界层(MABL)层结的稳定性,MABL顶自南向北高度降低,有利于水汽在向北输送过程中不断向海面聚集;下沉导致的干层以及逆温层对海雾的发生发展起重要作用。模式结果进一步证明天气尺度下沉运动与MABL内的下沉在29°—30°N附近同位相叠加,使得该海区上空的下沉运动明显增强,边界层高度迅速下降。下沉可能会导致气块温度升高,云滴蒸发,来自层云区的水汽随流场向北向下输送逐渐接近冷海面凝结成雾,近海面水汽的平流输送使海雾进一步向北发展。本研究为海雾预报提供新的参考思路。     

中国东部夏季降水年际变化与同期东海潜热通量的关系

利用1985~2008年OAflux3、NCEP＼NCAR再分析资料与中国大陆东部108个站点的降水资料,应用回归和合成方法,分析了中国东部夏季降水的年际变化与同期东海及邻近海域潜热通量变异的关系。结果表明:东海及邻近海域(以下称东海)夏季潜热通量年际变化显著的区域位于东海区域,为与同期中国东部降水密切相关的关键区域。当东海的潜热通量偏高(低)时,中国东部长江以南地区上空盛行偏东北(西南)风异常,这将不(有)利于水汽由南向北的输送,从而可能使到达长江中下游流域及以北地区的水汽偏少(多);并且,长江中、下游流域为下沉(上升)气流和低层水汽辐散(辐合)正异常,对应降水偏少(偏多);华南地区为上升(下沉)气流和低层水汽辐合(辐散)正异常,对应降水偏多(偏少)。分析结果还表明,东海的潜热通量可通过影响东亚大气环流而成为引起中国东部夏季汛期降水年际异常的重要原因之一。     

近海水体悬浮物HJ-1 号小卫星CCD 定量反演研究

基于H J-1号小卫星CCD数据,开展近海水体悬浮物含量监测研究.采用邻近清洁水体和同日MODIS气溶胶产品的方法对CCD辐亮度数据进行较精准的大气校正;利用得到的水体遥感反射率,结合地面准同步实测悬浮物含量数据建立悬浮物反演模型,获得研究区悬浮物的空间分布.模型的相关系数R2为0.849,平均误差为33.0％,反演结果较为理想.结果表明,HJ-1号小卫星作为中国首个灾害监测小卫星星座,能够实现定量反演近海水体的悬浮物含量,对中国近海水体水质的监测和治理具有重要意义.     

黄海在有无潮作用下对“布拉万”不同响应的数值模拟研究

黄海是典型的强潮驱动的陆架浅海。为了研究黄海对台风的响应特点,本文利用区域海洋模式(Regional Ocean Modeling Systems,ROMS)分别模拟了在有潮和无潮作用下黄海对台风"布拉万"的响应过程。结果表明,不管潮存在与否,"布拉万"经过黄海后都引起了海表面降温和流速的近惯性振荡响应,这种响应主要分布于黄海中部较深区域,带通滤波提取的近惯性流速具有垂向第一模态特征。同时,研究发现强背景潮流能显著地影响黄海对"布拉万"的响应过程。主要结论如下:一方面,由于潮的存在,近岸垂向混合均匀的较暖水体与远岸较冷水体之间会形成潮混合温度锋面,"布拉万"过后,暖水发生了明显的离岸扩张,尽管路径右侧的混合层降温更显著,但是左侧即黄海西岸的暖水扩张更明显;另一方面,潮的存在减弱了布拉万产生的近惯性振荡响应,半日潮流在黄海仍然占据主导地位。在混合层中潮流的作用减弱了"布拉万"产生的近惯性能量,但也使其更易穿过跃层传入黄海内部。     

祁连山敦德冰心微粒变化特征和大气环境记录

对祁连山敦德冰心总微粒含量、粒径分布以及总微粒含量、粗微粒含量与沙尘暴的关系进行了分析,结果表明,微粒主要来源于亚洲粉尘发源地和区域性源地,属于典型的陆源微粒。微粒含量和微粒粒径变化反映了沙尘暴的强度和波动历史,沙尘暴频率高时,微粒含量高,微粒粒径大,反之,微粒含量低,微粒粒径小。末次冰期以来,微粒含量变化呈减少趋势,暖期微粒含量低,冷期微粒含量高,夏季微粒含量高,冬季微粒含量低;不同粒径微粒相关性良好,反映了它们在来源、沉积和冰内变化方面具有相同之处。     

7月份降雨分布型的预报方法

综述了我国７月份雨型的划分方法，各种雨型的多雨特点及环流特征，总结了各类雨型的预报判据，着眼于赤道东太平洋海温（ＳＳＴ），冬季（１－３月）５００ｈＰａ环流，春季（３－５月）西太平洋副热带高压，夏季（６－８月）赤道平流层纬向风准两年振荡（ＱＢＯ）等方面，分析了与７月雨型的关联。该方法对业务预报有很好的指导意义。     

一次典型高压型海雾过程中海上大气波导的数值模拟

2009年4月9—12日黄海海域发生了一次受高压系统影响的海雾过程。利用卫星观测与探空数据、WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)对此次海雾过程及相伴的大气波导进行了观测分析与数值模拟。海雾与波导发展可分为3个阶段:(1)大气波导先于海雾存在于黄海海面;受高压下沉影响,黄海上空存在逆温层和较强的湿度梯度,表现为较强的贴海表面波导和非贴海表面波导。(2)海雾始于高压西部,并随高压系统逐渐东移减弱,向黄海北部扩展;辐射冷却虽然使雾顶附近逆温增强,但海雾的机械湍流使其顶部湿度梯度减小,雾顶附近对应弱悬空波导或波导消失。(3)高压系统影响使干空气下沉到雾区导致黄海海雾消散;雾顶附近逆温仍存在,同时湿度梯度增大,黄海上空逐渐变为非贴海表面波导。本研究结果表明:高压系统不仅极易为波导的发生提供有利条件,而且有利于海雾的生成,在海雾演变过程中主要是雾顶水汽梯度的变化导致了波导类型及强度的变化。     

Cotidal charts and tidal power input atlases of the global ocean from TOPEX/Poseidon and JASON-1 altimetry

The global distributions of eight principal tidal constituents, M₂ , S₂ , K₁ , O₁ , N₂ , K₂ , P₁ , and Q₁ , are derived using TOPEX/Poseidon and JASON-1（T/P-J） satellite altimeter data for 16 a. The intercomparison of the derived harmonics at 7000 subsatellite track crossover points shows that the root mean square （RMS） values of the tidal height differences of the above eight constituents range from 1.19 cm to 2.67 cm, with an average of about 2 cm. The RMS values of the tidal height differences between T/P-J solutions and the harmonics from ground measurements at 152 tidal gauge stations for the above constituents range from 0.34 cm to 1.08 cm, and the relative deviations range from 0.031 to 0.211. The root sum square of the RMS differences of these eight constituents is 2.12 cm, showing the improvement of the present model over the existing global ocean tidal models. Based on the obtained tidal model the global ocean tidal energetics is studied and the global distribution of the tidal power input density by tide-generating force of each constituent is calculated, showing that the power input source regions of semidiurnal tides are mainly concentrated in the tropical belt between 30 S and 30 N, while the power input source regions of diurnal tides are mainly concentrated off the tropic oceans. The global energy dissipation rates of the M₂ , S₂ , K₁ , O₁ , N₂ , P₁ , K₂ and Q₁ tides are 2.424, 0.401, 0.334, 0.160, 0.113, 0.035, 0.030 and 0.006 TW, respectively. The total global tidal dissipation rate of these eight constituents amounts to 3.5 TW.     

中国沿海HY-2A校正微波辐射计水汽含量数据精度检验方法

为评价“海洋二号”卫星（HaiYang-2A, HY-2A）校正微波辐射计（Calibration Microwave Radiometer, CMR）近海水汽产品精度,以中国沿海全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）业务观测站数据和欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)发布的第五代大气再分析资料（ECMWF Reanalysis 5, ERA5）作为验证数据。首先对选取的GNSS业务观测站数据和CMR水汽含量数据进行时空匹配,两者的观测时间一致、空间范围取为100 km;然后利用精密单点定位方法反演GNSS业务观测站上空的大气可降水量（Precipitable Water Vapor, PWV）,同时对1 h分辨率的ERA5再分析资料内插计算,得到CMR水汽数据点处的ERA5 PWV;最后以GNSS PWV和ERA5 PWV为参考,分析2015年CMR水汽产品精度和偏差时空分布。结果表明,CMR水汽含量和GNSS PWV、E...