利用卫星遥感技术估算区域性海-气CO_2通量研究综述

海-气CO2通量的估算是碳循环研究的重要内容。随着卫星遥感技术的发展和外推算法的不断改进,基于海表层水CO2分压的调控影响因子,在不同的海域发展了不同参数的海表p CO2遥感外推算法,获得了区域性多时空尺度长时间序列的海域碳"源-汇"时空变化特征。本文针对单参数算法、双参数算法和多参数算法的发展过程和存在问题,综述了主要海区海-气CO2通量遥感外推算法的研究现状,并评述了在南大洋和北极海域利用遥感算法进行海-气CO2通量研究的应用。     

Pleiades卫星图像正射纠正方法

Pleiades卫星图像是一种应用时间尚短的新型遥感图像,目前还缺少对其专用的正射纠正处理方法。为此,以湖北省大冶—阳新地区的6景Pleiades图像为例,在Visual Studio 2008环境下,采用C#语言开发了针对Pleiades图像有理多项式系数(rational polynomial coefficients,RPC)文件格式的转换软件包,用于将Pleiades图像的RPC文件格式转换为IKONOS图像的RPC文件格式,并采用ERDAS9.2中的IKONOS图像的正射纠正模型对其进行纠正。该方法解决了对Pleiades图像进行正射纠正所需要解决的相关问题,开发的RPC文件转换程序可以用于批量的Pleiades卫星RPC文件格式转换,提高了转换效率和准确性,为大规模应用Pleiades图像奠定了基础。     

人工增雨防雹火箭弹道跟踪系统的研制及初步试验

由于受到高空风场的影响,人工增雨防雹火箭真实的弹道轨迹和射程与理论弹道值具有不一致性。为增强实施增雨防雹作业的科学性、精准性及其作业效果评估准确性,研制了一套人工增雨防雹火箭播撒作业跟踪系统。该系统分为火箭定位系统和数据传输系统两部分,利用卫星定位模块加上数据传输电台模式将火箭飞行轨迹实时传输至地面。并开展了一次人工增雨防雹火箭弹道跟踪实弹发射试验,发射两发人工增雨防雹测试火箭,除初始阶段4～5 s卫星定位失锁而没有数据外,其余时间所有数据均接收完整。结合高空风场数据对人工增雨防雹测试火箭进行风偏修正后的实际弹道更接近于理论弹道,风偏修正意义明显,有利于增雨防雹火箭精准作业。     

热带气旋"凤凰"（2014）的结构演变及其引起的海洋响应分析

利用日本多功能运输卫星（Multi-functional Transport Satellite,简称为MTSAT-2）逐小时云顶亮温资料、Climate Prediction Center Morphing Technique（CMORPH）逐3小时降水资料及南海北部的现场观测资料,对2014年第16号热带气旋"凤凰"的结构演变和远距离洋面上的海洋响应特征进行了研究。结果表明:高空环流形势场的变化主导了"凤凰"的移动方向,调整其云系结构;"凤凰"过境期间测站处气压和气温明显下降,风速和相对湿度有所增加,并伴随有多次阵性降雨过程,最大降雨量可达174 mm/h;"凤凰"引起的强混合的热泵作用导致测站处海洋混合层冷却加深,三个站位观测到的最大海表面降温分别为0.53 ℃（站位2）、0.50 ℃（站位4）、1.18 ℃（站位5）;"凤凰"期间海表面盐度下降,且强降盐过程与降水时段具有较好的时间一致性,降水时段内,三个站位观测到的表层最大降盐量分别为0.557 psu（站位2）、0.407 psu（站位4）、0.773 psu（站位5）。      

一次黄海海雾成因分析及数值模拟试验

根据GOES-9(Geostationary Operational Environmental Satellite）可见光卫星云图和韩国济州岛探空资料等,利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式（6.1版）对2009年3月17-18日发生在黄海海域的一次大风条件下出现的海雾天气进行模拟。结果表明：与卫星云图所显示的雾区范围相比,模拟结果对海雾的生成、发展、移动都有较好吻合;云水混合比是影响大气水平能见度分布的主要因子,云水混合比大值区主要集中在距地面300 m以下的低空;雾区存在几个云水混合比大值区,并分布在不同的高度,说明海雾的团状不均匀结构;海上平流雾常发生在风速较大的情况下,RAMS模式对此具有一定的模拟能力。     

基于CALIPSO卫星资料的京津冀地区MODIS卷云云顶高度订正

卷云在大气辐射中扮演着重要角色,对天气系统和气候变化产生重要影响。相比传统地基观测手段,卫星遥感更容易探测到高层卷云的信息,本文利用CALIOP主动遥感仪器可获取较为准确的薄卷云特性的特点,针对MODIS被动遥感探测器反演的薄卷云云顶高度的偏差开展订正研究。研究选取2013～2017年京津冀地区MODIS云产品,结合CALIPSO卫星的卷云云顶高度数据,基于交叉验证的方法得到线性拟合方案,对MODIS卷云云顶高度进行订正。订正后的MODIS与CALIPSO卷云云顶高度差值的分布区间由?3～2 km变为?2.0～2.5 km,峰值由?0.8 km左右变为0.2 km左右。订正效果随云顶高度和云光学厚度的不同有所变化,其中较低层卷云和光学薄卷云的订正效果更明显。     

两次华南飑线卫星亮温特征与强对流天气分析

利用Himawari-8高时空分辨率红外亮温资料和ERA-Interim再分析资料,对比冷锋型和暖区型飑线个例("4·13"和"5·6")亮温特征与雷暴大风、地面强降水的关系,结果表明:(1)两次过程的云顶最低亮温、冷云区平均亮温差异小,但两次过程初生阶段云型不同,"4·13"与"5·6"相比,冷云顶面积较小、持续时间较短、移动速度较快;(2)"4·13"("5·6")的亮温梯度大值区主要位于冷云区东南侧(西南侧),与云团移动方向平行(垂直);两次过程雷暴大风与亮温梯度均具有较好的空间对应关系,亮温梯度增大超前于雷暴大风增强,可作为提前预警指标;(3)"4·13"地面强降水集中分布在低亮温区西侧,原因为风暴顶前移导致强降水与冷云区具有空间位置差异;"5·6"地面强降水则与云顶低亮温具有较好的对应关系。     

基于卫星遥感和地面观测资料的汾渭平原空气污染分析

选取中国汾渭平原地区作为研究对象,利用MODIS、OMI和CALIPSO多源卫星遥感资料,同时结合环境监测国控站点污染6要素等逐小时地面环境监测数据以及能见度、霾天气现象记录等地面气象要素资料,综合分析了2013—2018年秋冬季汾渭平原空气质量状况、气溶胶的组分,探讨了卫星遥感气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）与地面污染物浓度的关系,并结合中国气象局化学天气预报系统-EMI评估模式（CUACE-EMI）资料对气象条件和污染减排影响进行评估。结果表明：11个代表城市中有6个城市秋冬季有接近或超过一半的时刻处于污染状态,且污染发生时,各代表城市大多数时刻处于中度及其以上污染级别;三门峡、临汾、运城和西安是霾和重度霾高发的城市,其重度霾爆发频率高达11.63%—14.78%;汾渭平原秋冬季首要污染物为PM_2.5和PM₁₀,以污染沙尘、沙漠沙尘和烟尘为主,出现频率分别为36.24%、25.14%和22.96%;MODIS AOD与空气质量指数（Air Quality Index,AQI）、PM_2.5、PM₁₀质量浓度之间的相关系数分别为0.72、0.70和0.64;汾渭平原2018年气象条件的变化使PM_2.5浓度较2013年、2014年、2015年、2016年和2017年同期上升了17.06%、1.58%、4.34%、11.25%和5.75%,减排措施使PM_2.5浓度较2013年、2014年、2015年、2016年和2017年同期分别下降了8.74%、28.01%、4.93%、3.16%和42.62%。     

奥林匹克山气象试验:对雷达卫星(GPM)的地空观测验证与应用

做这样的试验,既可以标定卫星资料的精度,也可以对奥林匹克山伴随特殊中纬度地形产生的复杂天气系统进行研究,还可以改进卫星雷达在这一区域反演降水的算法。初次听说奥林匹克山(图1)气象试验时,习惯上会联想到希腊,以为是在欧洲发生的事。细查一下,奥林匹克山是在美国,位于华盛顿州西北角毗邻太平洋的一个半岛上,这个半岛也被称之为奥林匹克半岛。这样命名,多少与希腊有关,英国人18世纪深入到这个半岛后,被这里壮美的山脉所吸引,感觉很像希腊诸神居住的奥林匹斯山脉,便开始以奥林匹克山相称。     

AI技术与卫星资料应用研究现状分析

人工智能(Artificial Intelligence,AI)在环境要素预报、环境质量预报、气象基本要素预报以及高影响性天气预报等方面已取得研究性进展。其中,环境要素包括云、雾、雪,太阳能辐射及土壤水分、植被、湖泊等;环境质量包括空气质量、海洋环境质量等;气象基本要素包括降水、风、温度;高影响性天气包括冰雹、强风、雷电、对流暴雨、洪涝等。