3mm多普勒云雷达测量反演云内空气垂直速度的研究

垂直指向的W-波段大气云雷达(WACR)不仅测量云粒子的反射率因子Z,而且测量多普勒速度谱。本文利用寿县气象站WACR在2008年11月1日一个时段的测量,进行云内空气垂直速度反演试验。首先讨论个例中反射率、Doppler平均速度及谱宽的分布特征及原因,然后利用小粒子示踪法和改进的以小粒子示踪法为基础的粒子下降速度w0—反射率因子(w0-Z)关系法反演了云内空气垂直速度,进而结合Doppler谱数据分析反演结果。结果显示:小粒子示踪法在湍流较弱时能比较精确地反演空气垂直速度,而湍流较强时,湍流造成的误差不可忽略;改进算法在湍流较强时能够减少湍流对反演结果的影响。

卫星(IASI探测仪)观测云顶高与地基云雷达观测的对比验证

IASI(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)是搭载在欧洲METOP-A卫星上,采用干涉分光技术的新一代超高光谱红外大气探测仪器,其光谱测量范围涵盖了多个吸收带,可用于反演大气、海洋、云和大气成分,为地球大气遥感、气象业务和科学研究提供了丰富的遥感资料,是各国学者关注的又一热点。为深入了解IASI在国内的云产品情况,本文利用2008年10月15日～12月15日期间IASI在安徽寿县地区的云参数观测资料和中美[美国能源部大气辐射测量(ARM)计划]联合在安徽省寿县进行大气辐射综合观测试验期间,相同时段云雷达[ARM W-band(95 GHz)Cloud Radar,WACR]的观测资料进行了对比分析和验证。在以寿县ARM移动观测设施(AMF)为中心,半径为20 km的范围内,IASI(2次/d)共有有效观测129次,其中与WACR(1次/2 s)匹配的IASI有效观测共80时次。结果表明:对于单层云,二者云高相关系数为0.8312,标准差为1.8423 km;对于双层及多层云,IASI反演云顶高结果绝大多数在WACR的最上和最下层云之间,且靠近较厚的云层。对比结果显示,一般情况下,IASI反演云顶高结果明显低于WACR;IASI反演云顶高结果受到视场中云量、云层厚度及云层中粒子浓度大小的影响:视场中云量越大,云层越厚,云层中粒子浓度越大,IASI反演云高的结果越接近真实云高。

两种氧气A吸收带云顶高度反演算法的理论比较与实测结果验证

近年来,氧气A吸收带作为云高反演通道重新引起学者们的关注,其中用于欧空局ENVI-Sat/SCIAMACHY仪器的SACURA和FRESCO+两种云高算法是目前比较成熟的氧气A带云高反演算法,并已有相关产品发布。为充分了解SACURA和FRESCO+两种算法的适用性及反演效果,对两种算法特点及其模拟反演的结果进行了深入比较,在敏感性分析的基础上评估这两种算法的特点及产品精度。结果表明,FRESCO+算法对地表反照率、云量等参数的依赖性较低,得到的云高结果偏低达20～750m,而SACURA算法对太阳天顶角、云光学厚度、地表反照率和云量等参数较敏感,得到的云高值波动性较大。不包括光学厚度小于5的云且满云时,平均云顶误差小于300m。在亮地表上的薄云结果最差,误差最大可达10km以上。为验证上述结论,我们对2008年度覆盖我国及周边地区两种算法的相应产品进行了统计分析,并与寿县ARM计划的地基雷达和探空资料进行了对比,表明模拟反演得到的结论可信。