高光谱大气红外探测器AIRS资料云检测及晴空通道应用技术初步研究

目前GRAPES-3DVar(全球\区域同化预报系统)使用的AIRS云检测方案只能够检测出完全晴空时的视场资料,对于受到云污染的视场,所有通道资料全部被剔除。研究表明有云视场当中的云顶以上资料对数值预报的影响更加重要,研究也更加有意义。因此,文章借鉴McNally和Watts云检测方案,结合GRAPES-3DVar系统和仪器特征,建立了一种适合于GRAPES-3DVar模式的晴空通道检测方案。该方案不但可以检测出完全晴空的视场资料,同时也可以检测出有云视场当中不受云影响的云顶以上通道资料;另外,还可以求出云顶高度,判断出高、中和低云。然后,将AIRS观测资料分别用晴空视场检测方案和晴空通道检测方案进行云检测,从结果分析看,晴空视场检测方案可以检测出的晴空资料占总资料的9.14%,而晴空通道检测方案检测出的晴空资料达到了34.86%,是传统云检测方案的3.8倍,大大增加了资料的使用度。

晴空湍流对飞机的影响分析

晴空湍流(Clear Air Turbulence,CAT)因其不可见性,民航飞机预报CAT十分困难,是影响航空安全的一重大隐患。为尽可能有效探测CAT,本文首先定量分析CAT对飞机的影响,研究了一种反应式的CAT检测方法,即基于飞机垂直加速度估计涡流耗散率(Eddy Dissipation Rate,EDR)来量化CAT强度,并给出检测流程。其次美国航空无线电技术委员会更新了机载气象雷达湍流检测的标准,其中将垂直载荷因子定义为检测依据,则可进一步具体分析EDR估计值和垂直载荷因子之间的关系,得出可将CAT对飞机的影响量化为垂直载荷因子。最后利用遭遇了CAT的某航班的真实ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,广播式自动相关监视)数据求解EDR估计值,验证了以上理论分析的合理性,进而证明基于垂直载荷因子的CAT检测方法的合理性,可基于机载气象雷达实现更准确合理的CAT预报。晴空湍流对飞机的影响分析对晴空湍流的精确预报与检测有实际意义。

FY-3D星红外高光谱大气探测仪的在轨光谱精度评估

风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,搭载了国内第一颗自主研制的极轨红外高光谱大气探测仪(High-spectral Resolution Infrared Atmospheric Sounder,HIRAS),数据将在数值天气预报、大气温/湿廓线反演、大气成分探测等方面得到广泛应用。为满足高精度的探测能力需求,HIRAS的光谱分辨率达到0.625 cm^-1,辐射定标精度要求达到1.0 K,光谱定标精度要求达到10×10^-6,均为目前国内星载红外仪器最高精度指标。由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器在数据应用之前必须进行光谱定标精度的精确评估和监测。以晴空视场下的高精度逐线辐射传输模拟光谱作为参考基准,利用互相关法计算光谱频率偏差,对发射后的HIRAS在轨数据的光谱定标精度进行了全面评估和验证研究。HIRAS在长波、中波1和中波2的光谱精度达到3×10^-6,其中长波和中波1光谱偏差标准差小于2×10^-6,远优于仪器设计指标要求;长期的光谱精度稳定性显示HIRAS中波1和中波2的光谱定标精度较稳定,在半年时间内频率变化小于5×10^-6,长波波段在半年的时间内有往负频率偏差变化的趋势,变化量约为7×10^-6,需要进行持续监测。HIRAS在轨光谱精度可满足后端产品反演和同化用户的使用需求。

基于EOS/MODIS的台风“浣熊”云顶相态分析

借鉴MODIS云检测算法的地表生态分型和可信度思想,结合可见光和红外两方面的检测项目,介绍了为云相态分析提供输入的晴空像元检测方法。给出了多光谱判识云相态的综合流程,反演出2002年6月台风“浣熊”的云顶粒子相态分布,并结合1.38卷云检测与MODIS通道1、4、6合成图进行了分析。