风云三号卫星先进微波大气探测仪系统设计与研制

先进微波大气探测仪(AMAS)是安装在风云三号卫星(C/D星)上的新一代微波湿度计,是风云三号卫星(A/B星)微波湿度计的继承和发展。在150 GHz(水平极化和垂直极化)和183.31 GHz(水平极化,三通道)的基础上,探测频率和通道设置为89 GHz(垂直极化)、118.75 GHz(水平极化,八通道)、150 GHz(垂直极化)、183.31 GHz(水平极化,五通道),仍采用垂直于飞行方向的交轨扫描方式,科学目标是探测全球大气温度和湿度的垂直分布、降雨等。本文介绍了微波湿度计-II的系统设计与构成,描述了微波湿度计-II的性能指标要求。测试结果表明,性能指标满足设计要求。

“中欧静止轨道毫米波大气探测仪样机”为被动微波遥感领域的发展描绘新蓝图

静止轨道微波大气探测是被动微波遥感领域和气象研究领域亟待解决的一个技术难题,也是国家发展的一项重大需求。基于综合孔径成像技术的中欧静止轨道毫米波大气探测仪样机的成功研制为实现这一目标扫清了技术障碍。本文介绍了静止轨道微波大气探测技术的研究背景和发展现状、中国在此领域的探索以及该样机的研制历程,阐述了该技术获得突破的重要意义,并对该技术未来在风云四号气象卫星上的应用进行了展望。

星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术分析

探测大气水汽的星载微波大气湿度探测仪是国内外气象卫星上的关键载荷之一。多台星载微波大气湿度探测仪观测数据构成的长时间序列数据集在天气预报、数据同化和全球气候监测与评估中有着非常重要的作用。由于微波辐射没有绝对基准,并且不同卫星平台上的微波大气湿度探测仪的系统响应特性和定标方法不尽相同,因此,再定标是提高多台星载微波大气湿度探测仪的长时间序列观测数据的长期一致性和稳定性的关键技术。我国的四台星载微波大气湿度探测仪自2008年以来已经积累了超过10 a的重要观测数据集,亟待通过再定标技术实现4台载荷在轨历史观测数据长期一致性和稳定性并有效应用。为此,详细总结了国内外星载微波大气湿度探测仪研究现状,并对国内外星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术研究现状进行总结分析,然后给出我国星载微波大气湿度探测仪再定标方案的构想,为再定标处理提供关键共性技术参考。

小卫星大气微波探测仪及其应用模拟研究

小卫星大气微波探测仪技术是目前微波遥感技术的一个研究热点。通过研制一台小卫星大气微波探测仪(以下简称大气微波探测仪,英文简称SAMS)并搭载在我国的商业小卫星上,实现对大气温湿度、极端天气和降雨的快速测量。介绍了SAMS的应用方面设计的特点,并结合目前的灵敏度测试数据,分析了在轨应用性能,尤其是在海面气压、大气湿路径延迟反演方面小卫星微波探测仪提供了一种新型灵活的探测手段,同时也对载荷在大气温度和湿度廓线探测常规的探测能力方面也进行了总结和分析,为卫星数据的应用和开发打下基础。

V波段谱仪的大气温度探测性能及试飞数据分析

为了初步验证微波谱仪的温度探测性能,中国科学院国家空间科学中心成功研制了大气微波综合探测仪(Atmospheric Microwave Comprehensive Sounder,AMCS),并开展了国内首次机载试验。采用常温黑体热定标源和高温噪声定标源对5组飞行数据实时定标,并采用大气辐射传输仿真模型(ARTS)中的最优估计法进行反演分析。结果表明:同一时刻定标后的亮温数据具有较好的一致性,与模拟亮温的变化趋势基本一致。2022年9月17日3个时刻的反演数据受云和雨雪天气的影响,反演的均方根误差(RMSE)保持在1.5 K以内。2022年9月21日两个时刻反演的RMSE基本保持在1 K以内,明显优于传统的通道式微波辐射计。本次机载试验初步验证了400~520 hPa内AMCS的V波段谱仪的温度廓线探测性能,为后续星载微波谱仪的设计和应用奠定基础。

风云三号卫星微波载荷历史数据再定标

本文在综述国际上星载微波辐射计历史数据再定标技术基础上,介绍了风云三号卫星微波载荷特点,综述业务辐射定标和历史数据再定标共性技术,阐述风云三号卫星微波载荷通过仪器系统全链路辐射传递仿真构建在轨特殊工况辐射修正模型后,以国际参考载荷为参考消除代际间辐射差异的历史数据再定标技术路线;简介了风云三号卫星微波载荷在轨基本业务状态以及历史数据再定标研究成果,再定标生成的风云三号微波长时序L1科学数据集,经与国际同类载荷交叉比对表明氧气吸收通道长时间序列亮温数据RMSE为0.77 K,标准差为0.28 K;水汽吸收通道再定标后长时间序列数据的RMSE最优达到0.80 K,标准差为0.20 K;窗区通道以23.8 GHz的V极化通道为例再定标后长时间序列数据的RMSE最优达到1.29 K,标准差为0.15 K;在定标后最大RMSE不超过1.5 K。风云卫星微波载荷与参考载荷之间具有非常好的辐射一致性。风云三号卫星微波载荷历史数据再定标结果为后续建立风云卫星微波载荷基础气候数据集(FCDR)、和包含关键气候变量的网格化气候数据集(CDR)提供了基础性支撑。