Spatiotemporal Variations of Microwave Land Surface Emissivity (MLSE) over China Derived from Four-Year Recalibrated Fengyun 3B MWRI Data     

Rui LI  Jiheng HU  Shengli WU  Peng ZHANG  Husi LETU  Yu WANG  Xuewen WANG  Yuyun FU  Renjun ZHOU  Ling SUN 《大气科学进展》2022,39(9):1536-1560

Microwave Land Surface Emissivity (MLSE) over China under both clear and cloudy sky conditions was retrieved using measurements of recalibrated microwave brightness temperatures (Tbs) from Fengyun-3B Microwave Radiation Imager (FY-3B MWRI), combined with cloud properties derived from Himawari-8 Advanced Himawari Imager (AHI) observations. The contributions from cloud particles and atmospheric gases to the upwelling Tbs at the top of atmosphere were calculated and removed in radiative transfer. The MLSEs at horizontal polarizations at 10.65, 18.7, and 36.5 GHz during 7 July 2015 to 30 June 2019 over China showed high values in the southeast vegetated area and low values in the northwest barren, or sparsely vegetated, area. The maximum values were found in the belt area of the Qinling-Taihang Mountains and the eastern edge of the Qinghai-Tibet Plateau, which is highly consistent with MLSEs derived from AMSR-E. It demonstrates that the measurements of FY-3B MWRI Tbs, including its calibration and validation, are reliable, and the retrieval algorithm developed in this study works well. Seasonal variations of MLSE in China are mainly driven by the combined effects of vegetation, rainfall, and snow cover. In tropical and southern forest regions, the seasonal variation of MLSE is small due to the enhancement from vegetation and the suppression from rainfall. In the boreal area, snow causes a significant decrease of MLSE at 36.5 GHz in winter. Meanwhile, the MLSE at lower frequencies experiences less suppression. In the desert region in Xinjiang, increases of MLSEs at all frequencies are observed with increasing snow cover.  相似文献   

积雪升华过程对高寒湿地陆气相互作用的影响     

张海宏  苏永玲  姜海梅  晁红艳  苏文将 《冰川冻土》2018,40(6):1223-1230

利用青海玉树隆宝地区2014年12月积雪升华过程的观测资料,分析了积雪升华过程中高寒湿地陆气相互作用特征及积雪深度对陆气相互作用的影响。结果表明：在降雪和积雪升华过程中,高寒湿地浅层土壤温度在短时期内有所升高,而深层土壤温度和土壤体积含水量对降雪过程的响应不敏感。积雪升华过程中净辐射、感热通量和潜热通量的日平均值增加,向上短波辐射的日平均值减少。积雪逐渐升华导致地表吸收的能量增加,同时地表向大气传递的能量也随之增加。随着积雪的逐步升华,感热占比和潜热占比逐渐升高,而土壤热通量占比和热储存占比逐渐降低。积雪深度增加会导致地表反照率和地表比辐射率增大,感热输送系数减小。  相似文献   

高分五号全谱段光谱成像仪地表温度与发射率反演     

杨以坤  历华  孙林  杜永明  曹彪  柳钦火  朱金山 《遥感学报》2019,23(6):1132-1146

地表温度在全球能量平衡和气候变化研究中具有重要意义。中国新一代高分辨率卫星高分五号卫星(GF-5)搭载的全谱段成像光谱仪有4个40 m空间分辨率的热红外波段,可以提供高空间分辨率的地表温度信息。本文提出了适用于全谱段成像光谱仪的温度与发射率分离TES(Temperature and Emissivity Separation)算法同时反演地表温度和发射率,为了提高大气校正精度,算法加入了水汽缩放WVS(Water Vapor Scaling)大气校正方法。首先利用Seebor V5.0全球大气廓线库构建模拟数据对算法精度进行了评价;然后利用张掖地区11景ASTER影像作为替代数据和同步的地面实测数据对算法精度进行了验证。模拟数据结果表明加入WVS方法后TES算法反演地表温度的RMSE由2.59 K降低到1.54 K,4个波段地表发射率的RMSE分别从0.122、0.12、0.102和0.037降低到0.042、0.04、0.028和0.026;地表验证结果表明本文算法反演的地表温度与站点实测值具有更好的一致性,平均Bias由1.08 K降低到0.47 K,RMSE由2.17 K降低到1.7 K;反演的各波段地表发射率与地面实测结果误差均小于1%。因此,本文提出的温度与发射率分离算法具有较高精度,可以利用GF-5数据获取高精度高空间分辨率的地表温度和发射率数据,服务于其他相关研究。  相似文献   

基于Clementine热红外数据的Apollo17登月点区域氧化钙含量反演   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘道飞  陈圣波  路鹏 《地球学报》2015,36(2):245-249

为了研究利用Clementine热红外数据反演月球表面岩石的氧化钙(Ca O)含量,论文选取了两景覆盖Apollo17登月点的Clementine热红外影像,将其覆盖的区域选为研究区。利用月球表面温度物理模型模拟月表温度,结合普朗克函数,完成发射率反演。在此基础上,对LPI中35个除Apollo17登月计划外所采集的样品Ca O含量与其热红外发射率特征做回归统计分析,发现存在很好的线性关系(R2=0.661)。由此,基于Clementine热红外发射率实现了研究区Ca O含量反演。通过利用LPI Apollo17月岩(壤)样品实际Ca O含量分析数据对反演结果进行精度评价,发现8组反演值与实际值的相对误差最小为1.77%,最大为9.29%,均方根误差为0.767。研究结果表明,使用发射率进行Ca O含量反演方法可行,为利用Clementine热红外数据对月表矿物成分含量定量反演提供一种新的思路。  相似文献   

水汽吸收和下垫面发射率对晴空大气红外窗区遥感影响的综合分析     

巴桑  许丽生  刘海磊  丁继烈  邓小波  刘志红 《地理与地理信息科学》2011,27(2):41-45

从数学上探讨了晴空大气红外窗区通道遥感陆面特性水汽吸收和陆面发射率的综合影响。首先,基于辐射传输方程推导出大气水汽含量和陆面发射率(ε)引起红外窗区通道遥感陆面亮温(Tg)变化的数学表达式,指出红外辐射在传输过程中水汽吸收衰减的影响主要是引起大气透过率的变化;分析了在高温高湿和低温干燥等不同地区,红外窗区通道的大气透过率所受到的不同程度的衰减,以及水汽吸收衰减和陆面发射率对不同的红外窗区通道的影响。此外,还建立了一个红外窗区通道遥感陆面温度与地面亮温差ΔT=(Ts-Tg,imax)与水汽含量变化Δq和陆面发射率ε的二元多项式拟合方程,进一步分析大气水汽含量和陆面发射率对不同的红外窗区通道遥感的影响;指出红外短波窗区通道不但受太阳辐射污染严重,而且受陆面发射率变化的影响激烈,特别是在寒冷干燥的亚北极冬季。最后强调,为了精确地反演陆面温度,最好采用热红外窗区通道;必须考虑大气订正,特别是在高温高湿区;同时应该考虑陆面发射率等因子的作用。  相似文献   

中国比辐射率空间分布特征分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

姚镇海  邱新法  施国萍  张喜亮 《干旱区地理》2015,38(6):1234-1240

使用2003-2013年MOD/MYD11C3地表比辐射率光谱数据、MOD/MYD13C2植被指数光谱数据,合成全国各月地表比辐射率、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。基于DEM数据分析比辐射率与NDVI随海拔、坡向的变化规律。结果表明:(1)比辐射率低值段(0.960~0.970)主要分布在我国西北荒漠地区,面积比例全年变化不显著,代表了干燥裸土下低比辐射率的特征;中值段(0.970~0.975)分布于我国大部分植被覆盖地区,面积比例夏高冬低,代表植被覆盖下混合像元的中比辐射率特征;高值段(0.975~0.980)位于我国部分高海拔和高纬度地区,面积比例冬高夏低,代表冰雪与植被混合像元的高比辐射率特征。(2)比辐射率与NDVI随坡向变化呈明显的"双峰双谷"分布。东南坡、西坡为峰值,最大值位于东南坡;南坡、北坡为谷值,最小值位于北坡。两者变化一致性很高。受不同坡向太阳方位角下的地形敏感性与植被覆盖综合影响,比辐射率表现出随坡向的峰谷变化规律。(3)随海拔升高,比辐射率呈垂直地带性变化。存在3个下降区:250 m~1250 m、2500 m~3000 m和4750 m~6000 m;3个上升区:1250 m~2500 m、3000 m~4750 m和6000 m~6500 m。这与NDVI随海拔变化特征类似,反映垂直下垫面植被变化对比辐射率空间分布的影响。  相似文献   

基于热红外光谱的干旱区土壤盐分监测研究     

买买提&#  沙吾提  吐尔逊&#  艾山  塔西甫拉提&#  特依拜  如则麦麦提&#  米吉提  麦尔耶姆&#  亚森  依力亚斯江&#  努尔麦麦提 《干旱区地理》2017,40(1):181-187

土壤盐渍化是新疆最常见的土地退化过程,已经严重威胁到了当地的农业生产、生态稳定和经济发展。通过对渭库绿洲土壤含盐量和土壤热红外光谱分析,探讨了土壤含盐量与热红外发射率之间的定量关系。结果表明：（1）盐渍化土壤的发射率随着含盐量的变化而发生变化,当土壤盐分增加时,发射率也随之增大。（2）土壤含盐量与热红外发射率光谱数据相关性在8.5～9.5 μm波段范围内表现尤为显著,相关系数超过0.8,最高为0.90,对应波段范围9.259～9.271 μm。（3）运用回归模型一阶导数变换形式下建模效果和预测精度都是最优的,R²达到了0.899,RMSE最小为1.734。热红外光谱技术可以反演土壤含盐量,为利用热红外遥感识别土壤盐分信息提供技术支撑。  相似文献   

沙漠下垫面地面温度及能量收支的BATS模式参数化改进     

马迪  吕世华  鲍艳  奥银焕  韩博  赵林 《中国沙漠》2017,37(4):749-754

利用陆面过程模式BATS,引入地表发射率及两种大气发射率参数化方案,同时引入不同的地表粗糙度参数化方案,对比各种参数化方案对沙漠下垫面地面温度及能量收支的模拟状况。结果表明：采用Van Bavel等发展的地表发射率及Chung等发展的大气发射率方案可以明显改进地面温度及向上长波辐射的模拟,Chung等方案在夜间与正午的模拟效果更好,减小了1 ℃左右的地面温度模拟偏差,减小了10 W·m^-2左右的向上长波辐射模拟偏差。晴天地面温度及向上长波辐射的模拟结果优于阴天。利用Zhang等发展的裸土粗糙度参数化方案也会提高模式对地表感热通量模拟的准确性。  相似文献   

基于FTIR和MODIS数据估算新疆沙漠宽波段地表比辐射率     

李火青  吴新萍  买买提艾力&#  买买提依明  霍文  杨兴华  杨帆  何清  刘永强 《中国沙漠》2017,37(3):523-529

基于FTIR和MODIS数据,建立了新疆沙漠宽波段（8～13.5 μm）地表比辐射率的最优估算模型。首先,利用傅立叶变换热红外光谱仪观测的塔克拉玛干沙漠地表比辐射率光谱数据,结合同期MODIS温度/比辐射率产品MOD11A1的29、31和32波段比辐射率值和MOD09A1的第7波段反射率值,建立宽波段地表比辐射率估算模型,并分别采用观测数据和光谱库数据验证了模型的精度,估算结果的均方根误差分别为0.0041和0.0081。其次,选择最优估算模型,利用MODIS数据,估算了新疆4个沙漠的宽波段地表比辐射率,得到了沙漠地表比辐射率的空间分布特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠和库鲁克库姆沙漠气候干燥稳定,地表比辐射率分布较为均匀,范围为0.850～0.915;古尔班通古特沙漠受到植被和地表水分的影响,比辐射率空间分布不均匀,范围为0.890～0.915;库木塔格沙漠的地表比辐射率分布与其羽状地表类似,范围为0.860～0.910。  相似文献   

红外高光谱资料近地面通道应用          下载免费PDF全文

金大智  李刚  张华  朱文刚 《气象》2013,39(6):675-680

由于下垫面的复杂性,卫星近地面通道的辐射率资料没有得到充分开发和利用。就我国自主研发的GRAPES 3DVar而言,红外高光谱近地面通道资料还没有应用于陆地,即使在下垫面相对简单的海洋,由于背景场海表温度估计不够准确,红外高光谱资料的使用效果也不甚理想。针对GRAPES模式的背景场海表温度估计不够准确这一问题,本文利用大气红外探测仪器AIRS(The Atmospheric Infrared Sounder)辐射率观测资料通过一维变分（1DVar）方法对其晴空视场点内的背景场海表温度进行调整,再运用GRAPES全球分析预报系统进行同化分析,研究了海表温度调整后对分析场的影响。结果表明,利用一维变分调整后的海表温度不仅使得低层通道的模拟亮温与观测亮温更加匹配,而且有效地改进了分析场,对位势高度场高、中、低层均有不错的改进,对低层湿度场以及风场的改进也较为明显。  相似文献