FY-4A大气垂直探测仪(GIIRS)温度探测通道优选

针对中国第二代静止气象卫星风云四号(FY-4A)的干涉式大气垂直探测仪(GIIRS),从信息容量的角度,运用分步迭代法,以及精确型辐射传输模式LBLRTM,进行温度探测通道优选试验。计算得到在全球范围反演温度廓线的56个优选通道以及FY-4A探测范围的58个优选通道,所选通道自身信息容量较高,相互之间相关性小,可应用于大气温度廓线反演和数据同化研究。

FY-3E红外高光谱大气探测仪光谱资料精度评估

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ(Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ)作为FY-3D HIRAS的延续,仪器指标在各方面都有大幅提升,因此在轨评估对检验仪器光谱资料质量至关重要.本文基于星下点交叉对比SNO(Simultaneous Nadir Overpass)方法,将FY-3E HIRAS-Ⅱ和FY-3D HIRAS的观测资料分别与国际公认精度较高的Metop-B IASI(Meteorological Operational-B the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)观测资料做匹配,经过时间、空间、观测几何和光谱匹配后得到SNO匹配对,通过计算亮温平均偏差和偏差标准差,并分析平均偏差与匹配对平均亮温的散点分布关系,评估FY-3E HIRAS-Ⅱ光谱资料的精度.结果表明:长波红外波段中,HIRAS-Ⅱ/IASI的大多数通道在两极的偏差绝对值低于0.5 K,在650~700 cm^(-1)强CO_(2)吸收波段内HIRAS-Ⅱ观测质量有所提高,HIRAS-Ⅱ在南极地区的标准差低于HIRAS.中波红外波段中,HIRAS-Ⅱ与HIRAS重叠的水汽吸收带波段内偏差标准差均小于1 K,在HIRAS-Ⅱ新增的水汽吸收波段内,标准差随波数增加略微增加.短波红外波段中,HIRAS-Ⅱ新增的波段标准差在1 K左右,个别通道的偏差与标准差出现异常增大.在2250~2380 cm-1波段内HIRAS-Ⅱ/IASI与HIRAS/IASI的偏差和标准差增大,其原因是高层大气受非局地热力平衡NLTE(Non-Local Thermodynamic Equilibrium)效应的影响,HIRAS-Ⅱ所受影响小于HIRAS.由于HIRAS-Ⅱ载于晨昏轨道卫星,观测过程中太阳对其影响很小,IASI与HIRAS则受太阳辐射影响,因此在大于2400 cm-1波数的波段HIRAS-Ⅱ与IASI偏差较大,且当观测亮温高于245 K时,HIRAS-Ⅱ/IASI的平均偏差与平均亮温呈线性升高趋势.

FY-3E同平台成像仪对HIRAS-II定位与定标精度评估

我国晨昏轨道气象卫星风云三号E星(FY-3E)上搭载了红外高光谱大气探测仪Ⅱ型(HIRAS-Ⅱ),该仪器的高地理定位精度和辐射定标精度是其观测资料定量化应用的关键。采用交叉比对方法,基于同卫星平台搭载的中分辨率光谱成像仪-微光型(MERSI-LL),评估HIRAS-Ⅱ的地理定位和辐射定标相对偏差。两台仪器的观测数据样本经空间匹配后,采用MERSI-LL数据评估匹配样本的观测背景均匀性,用海陆或云体边界的非均匀背景观测样本评估HIRAS-Ⅱ的地理定位精度,用晴空海洋等场景的均匀背景观测样本评估HIRAS-Ⅱ的辐射定标精度。在交叉比对前,将HIRAS-Ⅱ观测辐射光谱与MERSI-LL各红外通道光谱响应函数积分得到MERSI-LL各红外通道的高光谱模拟观测数据。结果表明:星下点处HIRAS-Ⅱ地理定位沿轨道方向偏离3.53 km,沿跨轨道方向偏离2.01 km;在辐射定标精度方面,HIRAS-Ⅱ与MERSI-LL多数通道的辐射亮温(BT)偏差均值小于0.50 K,偏差标准差小于0.40 K,仅4.05μm通道对低温目标的偏差较大,且该通道温度依赖明显;4.05μm通道BT偏差随扫描角度呈现波动性变化,8.55μm通道BT偏差随扫描角度变化不明显,其他通道BT偏差随扫描角度的变化规律与目标温度有关;偏差长时间序列分析表明,BT偏差整体保持稳定。