FY-3B/3C和AMSR2土壤含水量产品在锡林郭勒草原地区的适用性评价

土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星(FY-3B)、风云三号C星(FY-3C)、先进微波扫描辐射计(AMSR2)土壤含水量产品在锡林郭勒草原以及不同土地覆盖类型的精度和适用性,本文基于2014-2019年生长季的地面观测数据,应用时间序列相关性(R)、均方根误差(RMSE)、平均偏差(Bias)和无偏均方根误差(ubRMSE)分析了这三种网格产品的可靠性。结果表明:(1)在日尺度上,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品高估了陆地表层含水量,AMSR2低估了土壤含水量;各项评价指标表明三种土壤含水量产品均能够捕捉锡林郭勒草原表层土壤含水量的时间变化趋势。(2)在月尺度上,与AMSR2相比,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品的月度分布与实测土壤含水量分布较为一致。(3)在生长季尺度,3种卫星土壤含水量产品能够反映各草原亚型的土壤含水量状况;FY-3B和FY-3C土壤含水量产品在植被覆盖较高的地区适用性较好,AMSR2在植被覆盖较低的地区可靠性较好,3种产品在监测土壤含水量方面具有互补功能;FY-3B与原位土壤含水量的变化趋势一致性最好;FY-3B和FY-3C能较好反映研究区西部和东部土壤含水量变异情况,AMSR2能很好捕捉研究区中部土壤含水量变异状况。

利用FY-2C静止卫星资料反演云粒子有效半径的试验研究

为充分发挥FY-2C静止卫星在人工影响天气和气候领域的重要作用,基于SBDART辐射传输模式,利用该卫星通道4(3.5～4.0μm)的探测数据,反演了云粒子有效半径,并与TERRA上MODIS的相应产品做了比较。结果表明,FY-2C和MODIS资料能一致地反映云粒子有效半径分布的主要特征,但反演的粒子大小存在差异。反演算法、卫星分辨率及选取通道的不同可能是造成两种资料间差异的主要原因。

FY-2C/D卫星微物理特性参数产品在地面降水分析中的应用

针对2007年7月14日和2008年8月16日发生在江淮地区的两次强降水天气过程,将FY-2C静止卫星的红外、近红外和可见光通道等多光谱数据反演得到的云液水路径产品与同时段地面观测的加密雨量资料进行对比,发现:云液水路径的大值区与强降水中心的位置基本一致,云液水路径的大小与地面雨量的大小呈现正相关关系。结果显示,卫星反演的云特征参数产品在地面降水分析方面具有可用性。

基于FY-2C数据的地表温度反演验证——以黄河源区玛曲为例

地表温度是气候、水文和生态等研究领域的基本参数,在地表水量和能量平衡的研究和应用中发挥着十分重要的作用。强烈的异质性是地表温度反演精度不高的主要原因之一。该文以黄河源区玛曲为研究区,评估FY-2C数据的地表温度反演精度,为将来温度反演算法和产品的进一步发展提供依据。首先,以与FY-2C相同空间分辨率的MODIS地表温度产品（MOD11B1）为地表温度真值,对反演的地表温度进行了验证;然后,利用研究区内20个采样点的土壤温度（5 cm）实测数据对反演结果进行验证。结果表明,FY-2C地表温度与MODIS温度产品具有较好的相关性,相关系数在0.72-0.95之间,均方根误差在0.44-3.87 K之间,平均均方根误差为1.90 K;反演结果和实测数据的相关系数为0.69。

FY-2C积雪判识方法研究

介绍了利用FY-2C资料进行积雪判识的原理,在阈值法基础上的辅助因子函数积雪判识方法以及相应的FY-2C积雪判识结果精度验证分析等。一般较为常用的卫星遥感积雪判识方法为简单阈值法,由于其带有一定的随机性,很难客观反映下垫面条件差异对阈值选取的影响。以阈值法为基础,将所使用的主要变量以函数形式表达,以海拔高度、地理位置、季节、土地覆盖类型等作为阈值函数的变量,通过大量采样建立起多种阈值函数,从而实现随时空特点变化的阈值实时计算。该方法用于FY-2C积雪判识,较好地解决了FY-2C全圆盘范围内广大区域不同下垫面类型下的实时积雪监测。通过与NOAA-17人机交互积雪判识结果对比分析,该方法的积雪判识精度可达85%左右。

利用青海湖对FY-1C、FY-2B气象卫星热红外通道进行在轨辐射定标

介绍利用青海湖水面辐射校正场对ＦＹ－１Ｃ、ＦＹ２Ｂ气象卫星热红外通道进行在轨辐射 定标．先用ＣＥ３１２野外热红外辐射计在水面测量水表辐亮度，再经大气订正传递到卫星入 瞳处，大气订正包括大气吸收削弱和大气产生热发射影响，这两部分对卫星信号的贡献通过 辐射传输模式ＭＯＤＴＲＡＮ３７计算出来．同时进行ＣＥ３１２与卫星通道光谱响应匹配，最终 得到卫星入瞳处的表观辐亮度．这个辐亮度与卫星通道的计数值得到该通道绝对定标系数． 我们对两颗卫星进行了多次定标，结果表明利用青海湖进行的在轨定标与星上定标系数相差 ５％左右，相当于３Ｋ的亮温差．

基于FY-2C卫星资料估算四川地面降水方法研究

应用2006年6月6日00时(北京时)至7日06时四川地区的自动站降水资料和FY-2C静止卫星红外亮温资料,共3854对样本,分析发现1小时内的最低红外亮温和红外亮温增量两因子能很好地表征地面1小时累计降水量,且能有效地进行四川地面1小时降水估算,并由此建立了估算降水方法。通过对2006年8月27日13—19时,2006年8月28日04—16时两个时段估算降水结果的初步检验来看,其均方根差都小于2.0mm,随着最低亮温的增加,其均方根差也越小。由此可见,基于FY-2C静止卫星1小时内最低红外亮温和亮温增量来估算四川地面1小时降水是可行的,且效果较好。

FY-2C静止气象卫星资料对不透明云云顶气压的反演研究

采用红外窗区通道法尝试对FY-2C静止气象卫星图像上的不透明云的云顶气压进行反演,并结合MODIS反演产品和CloudSat/CPR雷达探测产品对反演结果进行对比分析。结果表明:(1)对于厚实密蔽的云层,不透明云云顶气压的反演结果与MODIS反演结果一致性较好,特别是对于发展较强的对流云和厚实密蔽的多层云,易满足云层比辐射率近似为1的条件,可近似看作黑体;(2)对于单层云和光学厚度不够厚的云层,反演结果更接近辐射中心,尤其是对于锋面云带暖水云上空覆盖卷云的情况,由于FY-2C对于薄卷云的检测不如MODIS细致,导致反演结果与MODIS和CloudSat存在一定偏差。

基于FY-2C红外资料进行夜间云检测的方法研究

应用2007年4月30日20时至5月1日03时的FY-2C红外亮温资料、地面云观测资料以及地理海拔高度资料,详细分析了无云条件下红外亮温与地理海拔高度之间的关系特征。通过建立夜间无云条件下红外亮温与地理海拔高度之间对应关系的标准数据库,以此为判据实现了有云区和无云区的分离,云检测个例结果表明正确率可达88%;将无云区误判为有云区的百分比为4%,同时将有云区误判为晴空区的百分比是8%。在云区的云检测正确率为82%;在无云区的云检测正确率达到92%。在业务化应用和适用性分析中,以5月1日00时资料建立的判据,分别对5月2日至5日00时整个区域进行云检测试验,分析结果表明其总体准确率与5月1日00时的基本接近但稍高,达到92%。在云区的判识正确率提高到93%,从而导致总体准确率稍微提高;而在无云区的判识效果与5月1日00时的一致为92%。

利用FY-2C卫星资料估算太阳辐射研究

我国FY-2C气象卫星为估算到达地面的太阳辐射提供可靠的数据源。文章以华中3省(河南、湖北和湖南)为试验区,采用神经网络方法进行FY-2C资料太阳辐射的估算,并与统计方法结果进行比较。结果表明:①FY-2C资料可以用于太阳辐射估算,它的5个波段对太阳辐射的反演均有贡献;②用FY-2C资料估算太阳辐射时,神经网络方法精度优于统计方法;③FY-2C估算太阳辐射的误差主要由卫星观测与地面观测的空间和时间范围的差异引起。

FY-2C发射前后可见光星上定标的比较

为了提高FY-2C的定量化应用,监测遥感仪器的长期变化,为扫描辐射计设计了可见光星上定标器。可见光星上定标器包括工作原理、光机设计、试验方法和在轨定标数据推算.发射前定标试验利用平面镜将太阳引入辐射计星上定标装置,获取电信号和计数值;在轨后每天午夜辐射计获取太阳像并输出计数值。通过分析发射前后所获取的定标图像和数据,并结合两年多的在轨运行状况,检验辐射计可见通道的探测性能,以确定辐射计的运行状态,判断可见光通道的衰减,并作为定量应用的参考。

FY-2C云迹风资料时空分布特征分析

利用统计方法分析我国FY-2C静止卫星红外、水汽通道云迹风资料的数量和误差分布特征,通过分别统计昼夜、不同区域、冬夏季和不同年份的资料分布情况,得到以下主要结论：（1）云迹风资料在白天和黑夜80%以上的可用点资料都集中在200～300 hPa,但白天的资料总个数多于黑夜;误差统计结果表明在资料比较集中层次,昼夜的平均误差、标准误差和均方根误差变化趋势相近。（2）不同区域云迹风资料可用点的数量垂直分布差异不明显,而不可用点的数量分布差异很大;同时发现两个区域的3种误差表现出一定的区域性特征,高原地区的误差整体小于低海拔地区的。（3）冬夏季的统计结果表明云迹风资料在冬、夏季资料总个数及垂直分布变化不同,夏季资料个数多,且主要分布在200～300hPa,而冬季主要分布在100hPa和400hPa;误差统计结果表明夏季误差小、冬季误差大。（4）不同年份的数量统计表明：2005年和2008年的资料个数变化不大,但是IR1资料的数量垂直分布差异很大,而IR3的差异不明显;误差统计结果表明2008年云迹风资料的均方根误差整体比2005年的小。（5）在误差分析中发现,无论IR1资料还是IR3资料都存在一定的平均误差,但标准误差,即随机误差仍是产生均方根误差的主要原因。

FY-2C卫星反演云参数产品在一次飞机增雨作业中的应用

本文通过对一次人工增雨作业过程的分析,初步讨论了卫星反演产品在人工增雨作业指挥中的指导作用,利用反演得到的云顶温度、高度和云粒子有效半径可以用于选择最佳增雨作业区域,结合作业前后这三个参数变化的情况,还可初步检验增雨作业的效果。

基于FY-2C的渤海海冰监测分析研究

渤海海冰是我国中高纬海域的重要海洋灾害之一。尝试利用静止气象卫星FY-2C资料对海冰在可见光、近红外、红外通道的辐射特性进行光谱分析,提出了遥感监测海冰的阈值检测定量判据0.1<Rech5<0.2,262 K<Tbch1<268 K,265 K<Tbch4<275 K,并结合发生在中国渤海海域的一次重大海冰灾害进行定量监测,监测结果的验证采用海冰实况进行对比分析。结果表明,可见光通道反照率是区分海水的有效特征,但海冰的反照率和晴空陆面及薄卷云有相似性,虽然可以利用红外通道亮温将晴空陆面剔除,近红外通道亮温却是剔除薄卷云的有效特征;该判据能够将海冰与云及海表分离开来,识别结果较好,可对海冰进行连续有效监测;此次分析虽然只是一个个例,但该技术对定量监测我国渤海湾海冰灾害的发生是一次很好的尝试。

FY-2C卫星资料在热带风暴“范斯高”预报分析中的应用

运用FY-2C卫星云图及其相关定量资料TBB,对热带风暴"范斯高"的强度、路径及降水进行了综合分析,归纳出"范斯高"发生发展中云系的一些特征,从而判断其强度变化和移动方向;在降水方面,黑体亮温(TBB)场和降水量有很好的对应关系,TBB场清晰地揭示了"范斯高"的降水分布特征,即五指山以北出现强降水,其中西部最强,而南部降水较弱。

FY-2C卫星资料在三江源地区飞机人工增雨决策指挥中的应用

本文探讨了三江源地区实施飞机人工增雨指挥工作中FY-2C卫星云图资料应用的几种资料处理方法,利用FY-2C卫星云图红外TBB、可见光反照率和三江源地区19个自动站的降水资料,统计分析了该地区不同TBB和反照率的降水几率,建立了三江源地区FY-2C卫星云图资料降水几率模型。

用FY-2C／D卫星等综合观测资料反演云物理特性产品及检验

云的宏微观物理特性参数无论对天气、气候还是人工影响天气的研究和业务都有十分重要的应用价值。基于FY-2C/D静止卫星遥感观测,融合高空和地面等其它观测资料,研发了近10种云宏微观物理特性参数的反演技术方法,并实现业务化运行。简单介绍反演得到的云顶高度、云顶温度、云过冷层厚度、云暖层厚度、云底高度、云体厚度、云光学厚度、云粒子有效半径和云液水路径等近10种云宏微观物理参数产品的物理意义、反演技术方法和业务流程等;对主要云参数产品,利用最新获得的Cloudsat云卫星实测结果进行了对比检验和可用性分析;将反演产品同MODIS反演的同类产品进行对比分析,发现两者具有较好的一致性。

FY-2C资料进行云顶粒子热力学相态分析应用初探

利用"9210"系统下发的FY-2C图像资料数字化信息,依据高云、中云、低云在可见光波段和红外波段具有不同的光谱特性,结合水汽通道和红外通道对密蔽云系的辐射特性,分析了2008年华南低温雨雪冰冻期间红外、水汽、可见光3个通道云系的辐射特征,发现了有利于识别水云、冰云和冰水混合云的方法。同时指出,对于密蔽云系,当水汽亮温值大于0℃而红外亮温值小于0℃时,云顶粒子的热力学相态为过冷却液态水的可能性大于冰晶结构的可能性。根据上述辐射特性分析制定了云类的识别方法。实例分析结果表明这种方法能较好地分离出易产生冻雨的云体中缺少成冰核的过冷却液态水云。

利用FY-2C资料对西北太平洋海域云分类的研究

使用2006年8月的31次FY-2C卫星资料进行地理定位研究,发现定位误差小于0.13条扫描线,此精度满足云分类研究需求;在此基础上,使用云分析法和聚类分析法对云进行分类试验,分类结果与FY-2C业务云产品进行对比。结果表明,云分析法确定的云型比业务云产品类型多,并对中低云有很好的识别;而聚类分析结果要优于业务云产品分类结果,在云分布细节上接近实际情况。

2006年6月10日浙江飑线FY-2C卫星云图特征

利用FY-2C静止气象卫星云图和中尺度加密地面气象监测资料,采用Weiss-Smith方法、云顶亮温分层、多谱组合等定量分析技术对2006年6月10日发生在浙江中北部地区的一次冰雹和雷雨大风天气的飑线过程进行连续监测和对流云识别分析。FY-2C卫星云图定量分析结果表明这次飑线过程对流最旺盛期TBB低于230K(-44℃);长波红外分裂窗双谱组合Tc≤-4的低值区与强风暴天气影响区域相对应,Tc≤-7低值中心与强雷达回波区相对应;强对流天气区域与分布在沿对流云团前进方向的TBB梯度最大区域有很好的对应关系,强风暴天气发生区的移动路径与TV正梯度最大区域的移动路径相似。