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AIRS红外高光谱资料反演大气水汽廓线研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
随着卫星遥感关键技术的突破,卫星光谱分辨率达到了分辨大气成分单个谱线的水平,研究人员开始了大量通道同时反演大气廓线和多种微量成分的研究.针对AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)就红外高光谱资料反演大气水汽廓线的研究进展进行了评述,从训练数据、通道信息的提取及降维、反演算法和反演精度改进4个方面对反演晴空大气水汽廓线的研究现状进行了分析与讨论.AIRS资料反演大气水汽廓线的训练数据通常选用威斯康星大学提供的全球晴空反演训练样本集CIMSS (Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies,University of WisconsinMadison)和SARTA(Stand-Alone Radiative Transfer Algorithm)辐射传输模式模拟的亮温辐射值.归纳总结了2种通道信息的提取及降维方法:一是采用有效的方法来完成光谱信息压缩,对常用的主成分分析和独立分量分析方法进行了对比,认为独立分量分析更为可行.二是通道选择,即保留部分含有较多大气廓线信息量的通道,达到降维目的.在进行通道选择时要注意针对不同地区气候类型、下垫面、季节以及即时天气条件,选择不同的通道组合.介绍了3种反演算法:特征向量统计法、牛顿非线性迭代法和神经网络法.对比发现特征向量统计法简单易行,但精度不够理想;牛顿非线性迭代法精度虽高但计算耗时长,因此不适合业务使用;神经网络计算速度快、精度也能达到要求,具有很好的前景.对目前的几种样本分类方法及附加因子进行了对比分析,对反演算法精度的改进提出了一些有益的设想.最后对晴空辐射订正及云天大气水汽廓线反演进行了简要介绍,提出了该领域未来的一些研究方向. 相似文献
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用GMS-5气象卫星遥测地面太阳总辐射 总被引：3，自引：0，他引：3
由GMS-5静止气象卫星测量的可见先通道的行星反照率。根据地球-大气系统的物理模式反演得到了地面的太阳辐射，该模式以平均气候模式和晴天的气溶胶光学厚度计算晴天的大气吸收、分子和气溶胶散射，其它情况下的散射由行星反照率和晴天的地表反照率推算而得。模式中考虑了水汽和气溶胶的变化对地表太阳辐射的影响。卫星反演的地表太阳辐射与地面观测结果的相关系数高达95%以上。日平均方差约为10％。从比较的结果来看。卫星反演的每时次地面太阳辐射的精度较已有的结果有所提高。 相似文献
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臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一,在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色。对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一,其浓度变化与人类活动息息相关。基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征,探讨臭氧在对流层中的成因机制。随着卫星遥感技术的全面发展,臭氧遥感产品（例如臭氧总量、廓线等）无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步,然而,由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响,对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究。主要围绕对流层臭氧卫星遥感,回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状,结果表明国内外已基于不同谱段（紫外—可见光、热红外和太赫兹）实现了全球及区域臭氧的时空分布探测;讨论了基于不同技术遥感反演算法（直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等）的特点及适用性,分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作;展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭... 相似文献
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2004年夏季,选择天气状况较好的时段在金塔县施放探空气球,采集高空温、压、湿等气象要素计算整层大气水汽含量。同时选取EOS-MODIS遥感资料近红外波段,反演整层大气水汽含量。反演结果与实测结果对比表明:最大相对误差为8.02%、最小相对误差为0.70%,平均相对误差为4.5%,反演结果可信。从绿洲上空水汽含量区域分布及沿着探空站南北向和东西向剖面看,水汽含量在空间分布上存在较大差异。戈壁沙漠上空水汽含量相对较少,绿洲上空水汽含量相对较大;绿洲边缘或通过沙漠的窄长护林带、河流以及水渠附近,存在着影响绿洲稳定和发展的“晒衣绳效应”。 相似文献
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月壤介电常数是当前月球微波遥感探测的基础, 是月壤厚度、成分等信息提取不可或缺的参数.为了实现全月介电常数反演, 通过对嫦娥二号卫星微波辐射计亮温数据进行时角校正, 得到同一时角的全月微波亮温图.全月微波亮温表现出随月球地形、月壤成分及纬度变化的特征.基于校正后的微波辐射亮温, 结合辐射传输模型, 通过解算相关参数, 反演得到3GHz频率下全月介电常数分布.其中, 月海地区的介电常数实部高于月陆地区, 且月球极地区域介电常数实部偏低; 而介电常数虚部则在月海区域和艾肯盆地较高.通过模拟月表介电常数实验对反演结果进行温度校正, 得到22℃下全月介电常数.将反演结果和月壤真实样品的介电常数测量值进行比较评价.结果表明介电常数实部相对误差都低于11%;虚部相对误差偏大, 但其差值最大仅为0.02.因此, 基于嫦娥二号卫星微波辐射计亮温数据反演月表介电常数的方法是可行的. 相似文献
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在对流层内,闪电产生的氮氧化物(LNOx)是氮氧化物(NOx)的主要来源之一,这一区域内,由于NOx生命史较长,且控制着对流层臭氧(O3)和氢氧根(OH)的含量,影响着全球大气环境和气候变化.针对LNOx量的估算这一大气化学及雷电物理领域内的研究热点,介绍了NOx的主要来源、LNOx的产生机制及其对气候变化的重要性,详细综述了国内外现有的估算LNOx量的主要方法和估算结果.综述结果表明,目前估算LNOx量采用的研究方法主要有野外观测、实验室模拟、理论模式计算和卫星数据反演,主要通过观测或假设得到单位能量产生的NOx量,或单位通道长度产生的NOx量,同时通过观测或假设得到一次放电通道产生的总能量或一次放电的总通道长度,进而外推或数值模拟某一局地区域或全球的LNOx.由于不同地区、不同雷暴、甚至不同的闪电个体之间的显著差异导致不同的研究者估算LNOx时采用的参数值不同,进而使得LNOX估算量的结果差异较大,不确定性增大.近30年LNOx较为精确的产量计算结果平均值为5.2(2.8 ～9.1) Tg/a.最后提出,今后需继续对比分析利用先进的观测手段得到NOx和闪电的野外观测和卫星观测数据,进一步认识LNOx的产生机制,得到针对不同地区、不同强度的雷暴和不同的闪电个体估算NOx的参数取值,进一步减小估算LNOx时所用到的各个参数的不确定性.在此基础上,利用大气化学数值模式模拟局地或全球LNOx的产生和演变及其对其他空气成分的影响和作用,进一步认识LNOx在全球气候变化中的作用. 相似文献
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《地球科学进展》2016,(2)
基于中国遥感卫星辐射校正场对在轨运行的遥感卫星热红外通道进行在轨绝对辐射定标,利用TERRA/AQUA MODIS卫星观测数据,对中国遥感卫星辐射校正场热红外通道在轨场地辐射定标方法进行精度评估与分析。将MODIS观测的入瞳亮温与外场实测数据通过辐射传输模式模拟到卫星入瞳的亮温进行比较,结果表明对热红外窗区通道的定标精度优于1.0 K(@300 K)。目前应用于我国在轨风云气象卫星热红外通道的中国遥感卫星辐射校正场绝对辐射定标方法本身具有很好的定标精度:对10.5~11.5μm通道,误差在0.747 K以内;对11.5~12.5μm通道,误差在0.851 K以内。 相似文献
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云分析预报方法研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
云作为地球大气系统的重要组成部分,不仅影响着气候变化和天气系统的发展演变,还与航空活动密切相关,一直以来是空军和民航部门非常关注的气象要素之一。在云探测、资料同化和反演方法发展的基础上,从实际业务保障和数值模式发展需求出发,综述国内外云分析、预报方法和云分析预报系统开发的研究成果,分析各类方法的优势和不足,明确国内外研究的主要差距,并探讨国内未来研究的方向。云分析方法中,探空对云廓线识别较好,卫星可见光和红外资料在云顶信息反演方面优势明显,多普勒雷达能够获取对流层中层和底层的云信息,而毫米波雷达能够很好地反映云三维结构信息,发展潜力巨大。云预报方法中,传统的统计和诊断方法发展较为成熟,而考虑了大气温湿和云微物理状况的大气辐射传输模式正演模拟云顶亮温的方法是未来的发展趋势。加强云探测技术,综合利用云分析预报方法,借鉴国外先进云分析预报系统的设计理念,积极开发我国自主的云分析预报系统,推动天气预报、航空气象保障和数值预报模式的发展将会是我国云研究的重要方面。 相似文献
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长江中下游六省大气甲烷柱浓度时空分布 总被引：2，自引：0，他引：2
甲烷(CH4)是造成气候变暖的主要温室气体之一。为了了解长江中下游水稻种植区CH4浓度的分布情况,本次研究基于温室气体观测卫星(greenhouse gases observing satellite,GOSAT)和大气红外探测仪(atmospheric infrared sounder,AIRS)卫星反演的数据产品,对我国长江中下游六省大气CH4柱浓度的时空分布特征进行了研究。研究结果表明,由GOSAT反演的长江中下游六省大气CH4浓度呈逐年增长趋势,其年均浓度由2011年的1817×10?9增长至2018年的1875×10?9,高于东三省、华北平原和全国平均水平。区域平均年增长量为8.2×10?9 a?1。各省年际增长幅度略有差异,纬度偏低的江西、湖南和浙江三省大气CH4浓度高且增长量偏大,纬度偏高的湖北、安徽和江苏三省大气CH4浓度略低且增长量偏小。长江中下游六省大气CH4呈现较强的季节变化特征,湖北、湖南、江西和浙江峰值出现在9月,安徽、江苏峰值出现在8月。垂直方向上长江中下游六省CH4浓度随气压降低,浓度逐渐减小,呈现出明显的季节变化特征,近地面层GOSAT反演的最高值出现在夏季,最低值出现在春季;高层最高值出现在秋季,最低值出现在春季。AIRS反演的大气CH4浓度空间分布上北高南低,与GOSAT反演结果不一致,可能由于AIRS主要反映了对流层中层大气状况而GOSAT更多的反映了近地面层大气CH4的变化。其垂直方向上呈现高度越高,浓度越低,不同高度上秋季浓度均最高。 相似文献
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黑河流域水汽输送及收支的时空结构分析 总被引：5，自引：2，他引：3
利用NCEP/NCAR再分析气候资料和气象站地面观测资料,分析了黑河流域水汽输送及收支的时空结构变化.结果表明:在水汽输送的年变化中,6-9月为高输送时段,中层700～500 hPa为强输送层,大气水汽含量的年变化是主要影响因子;在水汽输送的年际变化中,1960年代中期和1970年代后期有两次较明显的转折,总体呈下降的长期变化趋势,水汽输送仍以中层输送为主,风速的年际变化是主要影响因子,大气水汽含量下降则提供了长期变化趋势背景.水汽输送的空间结构主要受气流分布的影响,多年平均6-9月的状况为:在低层为南北辐合状,中层为西风辐合状,高层为平直北西风辐散状.水汽净收入以低层为主,占整层水汽净收入的85%以上.在黑河主流区2°×5°的范围内,大气水汽输入为2 484×108m3,输出为2 196×108m3,水汽净收入为288×108m3. 相似文献
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地基GPS气象学研究的主要问题及最新进展 总被引：11，自引：0，他引：11
目前大多数映射函数在低高度角时精度都比较差，发展适应低高度角的映射函数，提高低高度角观测值的利用率，研究大气的水平梯度是目前地基GPS气象学的主要研究任务，发展随时空变化的动态映射函数也是国际上的一个主要研究问题。由于PWV不能提供水汽分布的三维信息，求定GPS信号斜路径方向上的水汽SWV，以及利用SWV层析大气的垂直结构是目前国际上 GPS气象学的研究前沿。文中总结了目前国际上SWV的求定及层析水汽三维结构的主要方法，及存在的问题。把GPS探测的水汽同化到数值天气预报中，以提高数值预报的能力是GPS气象学研究的目的，作者介绍了目前水汽在数值预报模型中的同化情况。另外还回顾了利用GPS观测结果进行全球气候变化和大气折射环境研究的进展。 相似文献
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利用美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析气候资料,分析了西风带与季风对我国西北地区水汽输送的作用。分析表明,大气水汽输送在西北地区的3个分区特征非常明显:高原切变线以南,主要是来自西南季风的水汽输送;高原切变线以北,主要是来自西风带的水汽输送;高原切变线向东北方向的延长部位是一鞍型区,为西风带与西南季风的共同影响区。青藏高原东部的西南季风气流有绕行和向北翻越青藏高原的水汽输送;而在青藏高原中西部地区,主要是由青藏高原周边向主体的水汽输送,没有明显的翻越青藏高原的水汽输送。在青藏高原以北的大部分地区以对流层中层的水汽输送为主;在青藏高原南部以低层水汽输送为主。在青藏高原以北的大部分地区,水汽输送为辐散,即输入的水汽又被扩散出去了;在青藏高原主体和我国西北地区东部为水汽输送的辐合区。西风带的水汽输送为我国西北大部分地区提供了基本的水汽来源,西风变化对其水汽输送通量散度年际变化有直接的作用;南亚夏季风通过西南季风气流水汽输送直接影响我国西北地区南部和东部,并且,其变化通过环流结构调整影响西风带的波动,进而影响西风带对西北地区的水汽输送。 相似文献
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1979-2016年我国东北地区空中水汽状况及变化趋势分析 总被引：1，自引：1，他引：0
水汽是形成云和降水的物质基础,与全球水分循环和能量平衡密切相关,对天气和气候具有重要影响。基于NCEP/NCAR月值再分析资料,综合分析我国东北地区上空不同高度层位比湿的气候学特征和长期趋势变化,同时分析了整层积分水汽通量的季节变化。结果表明：东北地区空中水汽集中分布于500 hPa以下,1979年至20世纪末低层比湿呈增加趋势,2000年后转为缓慢下降,但2012年以来波动回升。此外,东北地区比湿及水汽通量季节差异明显,夏季水汽含量最多,冬季最少,秋季多于春季;东北地区水汽含量最大值出现于7月,最低值出现在每年12月至次年1月。水汽来源受东亚季风系统影响明显,夏季水汽源地主要为南海,渤海和黄海对东北地区夏季水汽也有一定贡献;其他季节水汽主要来源于西风带输送。 相似文献
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利用黑河流域4个探空站不同等压面的大气温度及露点差序列,分析1981-2010年区域对流层大气比湿垂直廓线的气候特征、年均比湿和季节平均比湿的年际及年代际变化,以及季节对年均比湿年代际变化趋势的贡献.研究表明,水汽主要集中在对流层中低层,比湿极大值均出现在夏季,其平均比湿仅为全国平均比湿的0.4~0.77,200hPa等压面比湿与全国平均比湿接近,季节变化微弱.除夏季700hPa等压面比湿上升外,年均比湿与季节比湿呈下降趋势,且沿廓线向上年均比湿与季节平均比湿的相对下降速率逐渐增大.典型等压面700hPa、500hPa和200hPa年均比湿和季节平均比湿先增大后减小,以1980年代中期和2002年为界经历了"干-湿-干"过程,30年来比湿极大值出现在2002年,其变化幅度随高度的增加而减弱.冬季平均比湿距平变化最为平稳,夏季比湿波动最大.区域1990年代比湿整体增加,但2000年代则相反,且比湿减小幅度是1980年代比湿增幅的10倍,1990年代的5倍.1980年代年均比湿增大主要通过秋季来贡献;1990年代的年均比湿增大通过夏秋季贡献;2000年代比湿大幅下降仍以夏季贡献最大,秋季贡献统计上最明显. 相似文献
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《Journal of African Earth Sciences》2011,59(5):833-856
The potential of differential SAR interferometry (DInSAR) to measure volcanic ground deformation is widely recognized, despite several limitations still hindering its use in operational volcano monitoring, one of the most critical being water vapor change in the troposphere. In this paper we investigate tropospheric influence on SAR interferograms for two African active volcanoes strongly affected by the oscillation of the Inter-tropical convergence zone (ITCZ). Fogo Island (∼40,000 inhabitants), located in the southwestern part of the Cape Verde archipelago, is a 30-km-wide active volcano that last erupted in 1995. Mount Cameroon, with approximately 300,000 people living in its immediate surroundings, is the most active volcanic center of the 1600 km-long Cameroon volcanic line, counting seven eruptions over the last century. We analyze 72 SLC ASAR images of Fogo, acquired by ENVISAT from June 2005 to December 2007, and 14 SLC ASAR images of Mount Cameroon, acquired from July 2004 to January 2008. A total of 274 two-pass interferograms, computed from the SLC images, were used for fringe counting and least-squares data adjustment, allowing the estimation of a relative phase delay for each image. We then compare the InSAR-retrieved phase delays with two independent calculations of precipitable water vapor (PWV) in the troposphere, using MODIS and GPS, and observe that all time-series, for both regions under study, match up the ITCZ seasonal oscillation. We conclude that most (if not all) of the phase delays observed are due to water vapor change in the troposphere. 相似文献
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基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究 总被引：2，自引：0，他引：2
水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物（小麦、棉花）生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素（年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度）和技术因素（农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量）对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明： 1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。 相似文献
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Bingdi Wang Qingquan Li Xinyong Shen Lili Dong Fang Wang Tao Wang Xinzhong Liang 《地球科学进展》2020,35(3):319-330
Based on the ERA-Interim atmospheric reanalysis data from the European Medium-Term Weather Forecast Center from 1979 to 2016 and the ERSSTv4 sea surface temperature data from the US National Oceanic and Atmospheric Administration, the regional climate model CWRF was used to simulate the climate characteristics in East Asia. The results show that the CWRF model can well reproduce the average characteristics of the East Asian winter monsoon circulation, including the location and intensity of the low-level continental cold high pressure and variation characteristics of wind field in high and low levels. The occurrence area and frequency of the north wind in the simulation and the reanalysis data were further calculated and compared. It is shown that they are basically consistent. The distribution of air temperature and precipitation over China are well represented by the model. The water vapor transport is also in good agreement with the reanalysis data. The water vapor from the Bay of Bengal plays a vital role in the precipitation over South China. The simulation results of apparent heat source and apparent moisture sink show that the model can well simulate the thermal difference between the East Asian continent and the adjacent sea area. The analysis results indicate that CWRF model has the ability to simulate the main characteristics of the East Asian winter monsoon. 相似文献
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提出了确定东亚夏季风活动区域、划分热带季风和副热带季风活动区域的指标,利用大气对流层风速、位势高度、湿度、温度、OLR以及TBB等NCEP/NCAR资料,从月、候和过程平均多种时间尺度,诊断分析了2005年6月(简称“0506”)华南持续性暴雨的季风环流活动变化特征.结果表明:副热带高压强度偏强,西脊点位置偏西偏南,热带西太平洋(130°～140°E)区域越赤道气流偏强,华南处于气旋性低压异常区,无论是月时间尺度还是暴雨过程时间尺度都表现出这些明显特征;暴雨过程水汽除了来源于孟加拉湾和南海外,水汽通量异常部分主要来自南海和热带西太平洋,热带西太平洋水汽随着副高边缘气流经过南海向华南输送,从而为暴雨过程提供了丰富的水汽来源;2005年6月热带季风前沿在华南沿海地区停滞时间比气候平均偏长(2候),该特征是华南暴雨预报值得参考的信号;6月整个南海地区平均季风偏强,主要体现于经向风明显偏强,但华南持续性暴雨过程开始于南海地区夏季风非活跃期,这与热带季风季节内振荡向北传播到华南有关.以上季风活动变化特征为华南强降水提供了有利的动力条件和丰富的水汽来源. 相似文献
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利用CCM3/NCAR全球气候模式在21kaB.P.(2.1万年前)的末次盛冰期(LGM)气候背景下,对中国区域植被变化对夏季(6～7月)东亚季风降水的影响进行了模拟,结果表明： 在LGM时期气候背景下,植被退化会使得中国东南部夏季降水减少,其中东南沿海减少超过20mm,而在 100°E 以东的中国北方大部分地区降水增加,其中心值大于50mm,从而导致降水南少北多的现象,植被的这种影响可以从物理上得到解释。在LGM气候背景下,植被退化在暖季起着增温的作用,即通过影响地表热状况使夏季大陆增温,增强了夏季东亚大陆与其周边海域的热力差异,从而使夏季东亚地区的西南风增强,35°～45°N的北方地区对流层低层的空气辐合和对流层上升运动加强,伴随着在 30°N 以南的中国南方地区出现异常下沉运动; 同时,西南季风的加强也导致夏季在 30°～40°N 之间的华北地区低层水汽输送加大。在这些因子的共同作用下,中国北方夏季降水增多,而东南部降水减少。这些结果说明使用LGM时期中国区域不同的重建植被资料可以对东亚季风气候模拟产生一定的不确定性。因此,重建可信度高的东亚植被对于降低对气候模拟的不确定性是十分重要的。 相似文献