THE STUDY OF RETRIEVAL THEORY AND METHODS FROM SATELLITE REMOTE SENSING FOR METEOROLOGICAL PARAMETERS OVER EASTERN ASIA-PARTI:ISPRM AND SRRM

A review of ten-year's practice in developing the improved simultaneous physical retrievalmethod(ISPRM)is given in the hope that some creative ideas can be drawn from it.Theimprovement upon the SPRM is associated with the under-determinedness of this ill-posed inverseproblem.In our experiment,the precondition is observed that prior information must beindependent of the satellite measurements.The well-posed retrieval theory has told us that theforward process is fundamental for the retrieval,and it is the bridge between the input of satelliteradiance and the output of retrievals.In order to obtain a better result from the forward process.the full advantage of every prior information available must be taken.It is necessary to turn the ill-posed inverse problem into the well-posed one.Then by using the Ridge regression or Bayesalgorithm to find the optimal combination among the first guess,the theoretical analogueinformation and the satellite observations,the impact of the under-determinedness of this inverseproblem on the numerical solution is minimized.     

多普勒雷达风场反演VAP方法的资料预处理

在分析了三类单多普勒雷达反演风场方法的基础上, 认为VAP方法是近期内可望在业务中应用的方法, 并指出VAP方法的关键是能否将原始资料中的中-U及以上尺度的风场信息过滤出来, 以消除中-V尺度以下风场信息对反演结果的影响.为此提出了二维区域滑动低通滤波方法对资料进行预处理.此外还对VAP方法的风速计算公式进行了改进以减小计算误差.     

国际南北极地区文献数据库的检索方法与极地文献统计分析

通过分析南北极地区文献数据库 ( AAR CD- ROM) ,极地文献数量、极地主要学科文献数量、极地冰川学科及其分支的文献数量在不同时期的发展变化情况 ,得出的主要结论有 :自 1 70 3年有第一篇极地文献到 1 90 0年间 ,极地文献数量不多 ,1 90 0年左右时间的文献量有一个增量 ,从1 957～ 1 958年的国际地球物理年以来 ,南极研究得到很大发展 ,北极研究则是在 1 970年以来有更大的发展 ,这样的发展势头继续保持着 ;极地研究的有大量的极地冰川文献 ,其次是极地海洋、极地地质、极地生物等学科文献 ;南极地区学科侧重点有天文、大气、地质、生物等学科 ,北极地区侧重在海洋、资源、环境等学科 ;南极研究中发展最快的学科有环境科学、信息科学 ,在北极地区 ,环境科学、生物科学、信息科学和医学的发展较为迅速 ;极地冰川学科与其它学科产生交叉研究 ,出现了一些新的分支 ,学科交叉发展和分支现象在极地的其它极地学科领域也普遍存在 ,也是极地学科发展变化的趋势之一。     

臭氧卫星遥感六十年进展

臭氧已成为中国继PM_2.5之后多地的首要污染物,臭氧污染防治是中国“十四五”及未来大气污染防治的重点。本文回顾了近60年来国内外臭氧卫星观测方面的主要进展,包括卫星探测载荷和臭氧相关的反演应用技术等,分为3个阶段总结了卫星载荷天底、临边和掩星3种探测方式的发展历程。臭氧卫星遥感反演算法和监测应用也随着载荷的发展在不断更新,本文重点介绍了臭氧柱总量和垂直廓线卫星遥感反演算法、近地面臭氧及其前体物观测、平流层臭氧入侵观测和区域传输、臭氧卫星观测数据的精度验证等方面的重要进展。对比国际臭氧卫星遥感监测,中国臭氧监测卫星发展滞后,虽然国家民用空间基础设施规划中陆续发射的高光谱观测卫星、大气环境监测卫星具有初步的臭氧监测能力,但在卫星载荷在功能、性能等方面还有不小差距,比如空间分辨率、信噪比等方面。在算法反演和监测应用方面,目前臭氧柱总量反演精度较高,还存在对流层中低层和近地面臭氧浓度反演精度不够,臭氧污染评估及成因分析不足,如近地面臭氧污染迁移转化过程、平流层臭氧侵入识别分析等问题,是下一步要重点关注的方向。     

FY-4A AGRI陆地气溶胶光学厚度反演

风云四号A星（FY-4A）是中国第二代静止气象卫星的首颗星,多通道扫描成像辐射计AGRI (Advanced Geosynchronous Radiation Imager)是搭载在FY-4A上的主要光学载荷之一。AGRI具有高频率观测特点（每天观测205次）,在大气气溶胶的遥感高频监测方面具有良好应用潜力,但目前官方还未发布相应的气溶胶数据集。本文旨在针对AGRI数据的特点开发基于地表反射率比值库的反演算法以生产高精度的AGRI气溶胶数据集。本文首先基于再分析数据对去云后的AGRI L1级数据进行气体吸收订正;然后利用背景气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)对一个月内的“次暗像元”进行大气校正以获取AGRI 0.65μm和0.83μm通道的地表反射率,进而获取这两个通道的地表反射率的比值,完成每个月的地表反射率比值库的构建;最后便可以基于已构建的地表反射率比值库实现地气解耦,完成气溶胶的遥感反演。该算法已被应用于2019年5—10月京津冀地区的气溶胶反演,AGRI AOD反演结果与美国国家航天局发布的MODIS (Moderate-resolution ...     

2018年青海人工增雨天气环流形势及作业条件统计分析

对2018年飞机人工增雨作业时的77个天气样本进行分析,以大气环流形势配合冷空气入侵青海的不同路径将人工增雨降水过程分为4种环流型：两槽一脊型、东高西低型、纬向环流型、横槽转竖型。作业云系以层状云和积层混合云为主;主要作业层风速在16 m·s^-1左右;作业层主导风向在230°~280°。雷达回波强度和雷达回波顶高在4种环流型中没有明显区别。卫星反演云顶高度中东高西低型云系平均发展较深厚,纬向环流型和横槽转竖型中云系发展较高但并不深厚;云顶温度最低在-40℃;最大光学厚度在13左右;过冷层厚度在2.7 km左右。云内微观条件中：有效粒子半径在13 μm左右;液水路径在东高西低型中较高在209 μm左右。     

卫星热红外遥感技术在火山区地热探测中的应用——以内蒙古锡林郭勒火山区为例

能源的全球性短缺以及全球环境问题的日益加剧,使得绿色新能源的研究与开发成为当今世界许多国家的一项重要任务。地热资源作为其中一员其重要性日益凸显。在地热资源的勘查中,传统的地质和地球物理勘探投入高、难度大,而遥感技术具有经济、高效、覆盖范围广等优势,已逐渐成为地热资源探测与调查的一种新技术手段。地热能开发的首选地区往往是新生代火山活动区,因其在相对较小的深度内就能获得很高的温度。本文综述了国内外利用遥感技术探测火山地热的发展历史和研究现状,介绍了这项技术在美国黄石公园、日本阿苏火山以及我国长白山火山和腾冲火山的应用。同时选取内蒙古锡林郭勒盟新生代火山活动构造区作为实例,利用美国NASA陆地卫星Landsat-7 ETM+第6波段的红外遥感数据反演了研究区的地表温度,结合ETM+7-4-1波段组合影像的地质构造解译结果以及其它相关资料对研究区地表温度分布进行了分析。结果表明,区内红外遥感地表温度异常区多位于北东东与北西向构造的交汇处或与环形构造密切相关。本文圈定了7个地表温度异常区作为这一地区下一步地热资源勘查的远景区。     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期,并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演,分别为冠层含水量（CWC）,归一化水体指数（NDWI）,叶面积指数（LAI）,光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明,展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外,落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系,其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高,pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外,不同模型反演结果表明,随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a;多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a,非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

Retrieving atmospheric temperature profiles from AMSU-A data with neural networks

Back propagation neural networks are used to retrieve atmospheric temperature profiles from NOAA-16 Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A) measurements over East Asia. The collocated radiosonde observation and AMSU-A data over land in 2002-2003 are used to train the network, and the data over land in 2004 are used to test the network. A comparison with the multi-linear regression method shows that the neural network retrieval method can significantly improve the results in all weather conditions. When an offset of 0.5 K or a noise level of ±0.2 K is added to all channels simultaneously, the increase in the overall root mean square (RMS) error is less than 0.1 K. Furthermore, an experiment is conducted to investigate the effects of the window channels on the retrieval. The results indicate that the brightness temperatures of window channels can provide significantly useful information on the temperature retrieval near the surface. Additionally, the RMS errors of the profiles retrieved with the trained neural network are compared with the errors from the International Advanced TOVS (ATOVS) Processing Package (IAPP). It is shown that the network-based algorithm can provide much better results in the experiment region and comparable results in other regions. It is also noted that the network can yield remarkably better results than IAPP at the low levels and at about the 250-hPa level in summer skies over ocean. Finally, the network-based retrieval algorithm developed herein is applied in retrieving the temperature anomalies of Typhoon Rananim from AMSU-A data.