Jacobian matrix for near-infrared remote sensing based on vector radiative transfer model     

Bai  Wenguang  Zhang  Peng  Zhang  Wenjian  Li  Jun  Ma  Gang  Qi  Chengli  Liu  Hui 《中国科学:地球科学(英文版)》2020,63(9):1353-1365

Due to the polarization effects of the Earth's surface reflection and atmospheric particles' scattering, high-precision retrieval of atmospheric parameters from near-infrared satellite data requires accurate vector atmospheric radiative transfer simulations. This paper presents a near-infrared vector radiative transfer model based on the doubling and adding method. This new model utilizes approximate calculations of the atmospheric transmittance, reflection, and solar scattering radiance for a finitely thin atmospheric layer. To verify its accuracy, the results for four typical scenarios(single molecular layer with Rayleigh scattering, single aerosol layer scattering, multi-layer Rayleigh scattering, and true atmospheric with multi-layer molecular absorption, Rayleigh and aerosol scattering) were compared with benchmarks from a well-known model. The comparison revealed an excellent agreement between the results and the reference data, with accuracy within a few thousandths. Besides, to fulfill the retrieval algorithm, a numerical differentiation-based Jacobian calculation method is developed for the atmospheric and surface parameters. This is coupled with the adding and doubling process for the radiative transfer calculation. The Jacobian matrix produced by the new algorithm is evaluated by comparison with that from the perturbation method. The relative Jacobian matrix deviations between the two methods are within a few thousandths for carbon dioxide and less than 1.0×10~(-3)% for aerosol optical depth. The two methods are consistent for surface albedo, with a deviation below 2.03×10~(-4)%. All validation results suggest that the accuracy of the proposed radiative transfer model is suitable for inversion applications. This model exhibits the potential for simulating near-infrared measurements of greenhouse gas monitoring instruments.  相似文献   

一套具有更高时空分辨率的全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集     

肖艳芳  张杰  崔廷伟  孙凌 《海洋学报(英文版)》2018,37(7):118-130

认识海洋在全球碳循环中的作用及其对环境变化的响应，需要高时空分辨率的观测数据。由于轨道宽度、云雨天气、太阳耀斑等的影响，单一的水色传感器的观测能力十分有限，将多源海洋水色卫星进行融合是提高水色数据时空覆盖的一种有效途径。SeaWiFS和MERIS分别于2010年12月11日和2012年5月9日停止运行，在很大程度上降低了水色融合产品时空覆盖的提升。我们在融合过程中加入了FY-3 MERSI数据，生成了全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集。数据源包括SeaWiFS、MERIS、MODIS-Aqua、VIIRS和MERSI。结果表明：加入MERSI后，融合产品的日平均有效空间覆盖提高了9%；采样频率（同一区域一年中获取有效数据的次数）由57天/年提高到109天/年。利用实测数据和国外同类融合产品（ESA GlobColour和NASA MEaSUREs）对新的数据集进行了质量评价。与实测数据相比，加入MERSI的融合产品精度与未加入MERSI的融合产品基本一致；与国外同类融合产品的偏差小于10%。新数据集的时间序列特性与未加入MERSI的融合产品以及单传感器的一致。  相似文献   

基于VAP卫星的等离子体层顶电子密度波动统计分析          下载免费PDF全文

王玉尤婷  张效信  何飞  林瑞淋  吕景天 《地球物理学报》2020,63(6):2141-2148

基于范艾伦辐射带探测卫星的观测数据(2012年9月至2015年11月),收集了584个等离子体层顶密度波动事件,研究了这些事件分布随磁地方时、磁壳值以及地磁活动的变化关系,并使用快速傅里叶变换分析了全部事件平均功率谱.统计结果表明,等离子体层顶密度波动事件主要发生在磁地方时黄昏扇区,其分布与磁地方时和地磁活动具有明显的相关性.等离子体层顶密度波动在1～100mHz区间内具有接近-5/3的功率谱斜率,表明存在二维磁流体动力学湍流.本文统计结果将有助于进一步深入理解等离子体层顶密度波动在内磁层中能量传输的具体作用,并且将促进对等离子体层顶波动的激发、增强与传播过程的进一步研究.  相似文献   

Uniqueness of Lekima compared to tropical cyclones landed in the east coast of China during 1979–2019     

Ding Yifan  Liu Jiping  Chen Shengzhe  Cheng Xiao  Zheng Zhaojun 《海洋学报(英文版)》2020,39(8):121-124

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SMAP卫星海表盐度产品的检验与校正     

秦思思  王辉  朱江  万莉颖  张宇  王昊运 《海洋学报(英文版)》2020,39(3):148-158

In this study, sea surface salinity(SSS) Level 3(L3) daily product derived from soil moisture active passive(SMAP)during the year 2016, was validated and compared with SSS daily products derived from soil Moisture and ocean salinity(SMOS) and in-situ measurements. Generally, the root mean square error(RMSE) of the daily SSS products is larger along the coastal areas and at high latitudes and is smaller in the tropical regions and open oceans. Comparisons between the two types of daily satellite SSS product revealed that the RMSE was higher in the daily SMOS product than in the SMAP, whereas the bias of the daily SMOS was observed to be less than that of the SMAP when compared with Argo floats data. In addition, the latitude-dependent bias and RMSE of the SMAP SSS were found to be primarily influenced by the precipitation and the sea surface temperature(SST). Then, a regression analysis method which has adopted the precipitation and SST data was used to correct the larger bias of the daily SMAP product. It was confirmed that the corrected daily SMAP product could be used for assimilation in high-resolution forecast models, due to the fact that it was demonstrated to be unbiased and much closer to the in-situ measurements than the original uncorrected SMAP product.  相似文献   

风云三号C星SEM高能粒子数据检验及应用     

李嘉巍  黄聪  于超  张贤国  王春琴  张效信  曹光伟  孙越强 《遥感学报》2018,22(1):76-86

风云三号C星(FY-3C卫星)空间环境监测器(SEM)可监测轨道高度上的高能带电粒子(质子、电子和重离子)辐射环境及其引起的辐射剂量和表面充电等空间天气效应,是空间天气监测预警业务不可或缺的自主数据源之一。为验证FY-3C卫星高能粒子探测数据的有效性,需开展数据的定量检验工作。本文采用与同类卫星同类数据进行交叉比对的方式来进行检验。首先,根据一定的假设条件,对比对数据进行归一化处理,尽量消除不同卫星间观测时间、空间(星下点经、纬度和高度)、方向和能量范围等差异对高能粒子分布的影响,然后进行比对,最后计算比对数据间的相关系数、斜率和标准偏差等统计参数,并据此评价比对数据的一致性。通过空间天气平静期高能质子和高能电子与NOAA-18和FY-3B卫星数据的交叉比对可以看出,FY-3C卫星高能粒子数据与比对卫星数据具有较好的一致性。由于工作原理和技术指标相同,FY-3C与FY-3B卫星高能粒子数据的一致性更好,也证明了载荷技术状态的稳定性。通过对太阳质子事件和高能电子暴的观测实例证明,FY-3C卫星高能粒子数据能够准确地反映空间天气扰动事件的特征和强度。以上结果表明,FY-3C卫星高能粒子数据可信度较高,能够用于空间天气监测、预警以及研究工作。  相似文献   

GCOM-W AMSR2资料在CMA_GFS 四维变分中的同化应用     

肖弘毅  韩威  白一泓 《气象学报》2022,80(5):777-790

卫星微波仪器的辐射率资料,由于兼具卫星观测的全天空优势和微波观测的全天候特性,成为数值天气预报系统同化的日益重要的角色。微波成像仪作为被动微波辐射计的重要一类,其在数值预报中的应用潜力亟待进一步的检验和更充分的挖掘。针对全球水循环变化观测卫星GCOM-W上搭载的第2代先进微波扫描辐射计AMSR2的10个通道,建立了半径200 km的稀疏化方案;研发了包含9项检验的质量控制方案,对于污染低频通道观测的太阳耀光现象和无线电信号干扰等因素进行屏蔽;设计基于经典预报因子的偏差订正方案,对仪器系统偏差进行有效的校正;采用基于变分同化后验估计的观测误差统计,克服了观测误差难以准确估计的问题。通过以上方法,GCOM-W AMSR2共有10个通道辐射率资料在中国自主研发的全球/区域同化预报系统（CMA_GFS,原名为GRAPES_GFS）3.0版的四维变分同化系统（4DVar）中实现了直接同化应用。1个月的批量试验证明,同化GCOM-W AMSR2后,CMA_GFS湿度分析场得到了一定的改进,各量级定量降水中期预报评分有所提高,同时,GCOM-W AMSR2辐射率直接同化对CMA_GFS南半球和赤道地区预报有明显正贡献。研究证实AMSR2能够很好地弥补常规观测资料稀疏区的资料匮乏,发挥水汽敏感特性,改进湿度分析和降水预报的技巧。   相似文献   

超大城市综合气象观测试验之测风激光雷达数据评估          下载免费PDF全文

张志坚  张静  伍光胜  高瑞泉 《热带气象学报》2022,38(2):253-264

为评估用于超大城市综合气象观测试验的测风激光雷达,从最大有效探测高度和数据获取率两方面对测风激光雷达的探测能力进行分析,同时使用测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的测风资料从不同观测高度、不同观测值等方面进行对比分析,结果表明:测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的风速、风向一致性较好,相关系数分别为0.96、0.99,平均绝对误差分别为0.54 m/s、9.95 °,且不同高度层的测风结果也较为一致,但雨天和雾天条件对测风激光雷达的最大有效探测高度和数据获取率影响较大,设备探测能力受到一定的限制。   相似文献   

HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析          下载免费PDF全文

渠鸿宇  黄彬  赵伟  宋佳凝  郭乙莹  胡海川  曹越男 《热带气象学报》2022,38(4):569-579

基于2020年中国近海31个浮标的逐小时数据,使用统计分析方法对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(HRCLDAS-V1.0)和欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)海面风场进行了系统的检验,检验结果表明:两者在我国近海均具有较高的可信度,风速平均绝对误差(MAE)分别为1.16 m/s和1.09 m/s,风向MAE分别为23 °和22 °。随着风力增大两者的风速准确度均有所降低,当风力等级≥10级时,前者准确度优于后者;对于风向而言,随着风力增大,两者准确度均升高。此外,选取2020年典型的两次冷空气过程和2008号台风“巴威”过程,检验两者在不同天气过程影响下的准确度,两类融合产品均能较好地再现冷空气过程引起的风向变化,而对不同强度的冷空气过程下的风速反映存在差异;对于台风引起的大风,在风速较低时两者风速均具有不错的表现,但HRCLDAS-V1.0对峰值强度的表现优于ERA5。   相似文献   

雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系          下载免费PDF全文

边巴卓嘎  赤曲  周顺武  吴萍  孙阳 《大气科学学报》2022,45(3):469-479

基于近57 a （1961—2017年）西藏雅鲁藏布江中游河谷地区（简称雅江河谷）4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）盛夏（7—8月）月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明：1）近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3～4 a显著周期的年际振荡为主。2）雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3）对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。  相似文献