应用EOS-MODIS卫星资料推算西北雨养农业区能量通量

应用定西地区的气象资料和4次EOS-MODIS卫星资料,对典型的西北半干旱雨养农业区的基本地表特征参数进行反演,并在此基础上对各能量通量进行估算,进而分析了各通量的季节变化。结果表明,应用卫星数据估算的通量与净辐射之比与实际观测值基本接近,绝对误差在10%以内,其空间分布基本反映了当地的实际情况;土壤热通量、显热通量以及潜热通量的季节变化基本表现为冬季最小,其次是秋季,夏春两季最大;通量四季变化也呈现出不均匀的分布特性,频率分布范围较宽,体现了该区域的地形、地貌以及下垫面复杂的特征。

应用EOS-MODIS卫星资料反演西北干旱绿洲的地表反照率

地表反照率是一个广泛应用于地表能量平衡、中长期天气预测和全球变化研究的重要参数,作者应用EOSMODIS卫星数据和目前发展的推算反照率比较完善的一种二向反射(BRDF)模型RossThickLiSparseR核算法(AMBRALS算法),对西北干旱绿洲区非均匀分布的地表反照率进行反演与分析,结果表明,应用该方法反演的地表参数与实际观测值基本接近。敦煌戈壁站的反演值与观测值的春、夏、秋季绝对误差最大为0.019,冬季为0.051,黑河绿洲实验站的反演值较观测值低0.019;绿洲、绿洲沙漠交界地带、戈壁和沙漠等反照率差别明显,并划分了区域内阶梯状反照率的变化值;另外,植被区四季反照率差异较大,夏季(8月)最小,冬(2月)、春季(4月)最大,与植被指数呈负相关关系,反照率的变化也充分体现了地表类型随气候变化的特性。

数值预报中气象卫星资料同化前处理技术进展

在数值天气预报变分同化中,利用同化前处理将卫星资料完成有效信息优选、资料拼接和稀疏化、初级通道选择、下边界参数耦合等处理,实现卫星资料同化对数值天气预报业务的正贡献,是决定海量卫星资料同化效率、质量和效果的重要环节。针对多种格式的卫星资料,中国气象局研发标准格式的高时效卫星资料拼接等技术,有效减小整轨卫星资料时间滞后对数值天气预报业务的负面影响。对于风云气象卫星资料,将云和降水检测、资料质量分析等处理置于同化前处理中,实现多光谱资料融合的同化预质量控制,保证了风云卫星微波温度探测资料和红外高光谱资料的同化正贡献。利用统一资料格式对预处理卫星资料进行再处理,拓展针对卫星成像和主动探测资料的处理,将卫星资料同化的部分质量控制功能置于卫星资料同化前处理中,是风云卫星资料同化前处理技术发展的重要趋势。

多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值)的标准差有效降低,同化后各通道亮温分析残差O-A(观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值)的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中,取得良好效果。

基于多源卫星资料的重庆巴南区城市热岛效应时空变化特征分析

利用夜间灯光、DEM和Landsat NDVI等多源卫星资料提取巴南区郊区背景,结合MODIS地表温度产品,采用城乡二分法和Mann-Kenddall(M-K)检验定量评估2002—2021年巴南区城市热岛时空变化特征。结果表明:(1)巴南区近20 a来城市热岛效应年变化明显,热岛面积占比随时间呈波动上升的趋势,热岛面积在近20 a增加了31.7%;(2)热岛效应具有明显的季节变化,夏季最强,秋季次之,春季、冬季相对较弱;(3)热岛效应具有明显的空间分布特征,主要影响巴南区西部的龙洲湾、鱼洞、莲花、李家沱街道、界石镇等居民、商业和工业集中区;(4)热岛效应影响范围和强度变化整体相对平稳。该研究结果可为区域城市生态环境、热环境、局地气候等研究和城市气象灾害预报预警提供重要的科学依据。

应用NOAA气象卫星图象资料估算草场生物量方法的初步研究

新疆幅员辽阔,草场面积】40×10~4km^2,是我国主要畜牧业基地之一。因此测量草场生物量和掌握其动态变化可以为合理规划、利用和改良草场以及发展畜牧业提供科学依据。 测量草场生物量的方法很多。传统的方法是人工割下单位面积的草,称其重量来估算生物量,但此法繁琐费时,而且是一种破坏性的测量方法。

基于卫星探测资料的珠江三角洲城市群对降水影响的观测研究

利用卫星观测TRMM降水以及QuikSCAT风场资料,对珠江三角洲地区及临近区域降水的分布特征进行了探讨,结果表明:(1)同一纬度相比,珠江三角洲城市群所处的区域降水明显多于其周边地区,表明了城市化可能会使所处区域的降水增加;(2)珠江三角洲城市群所处区域降水的增加存在明显的季节变化特征,在前汛期城市所处区域的降水增多较其它季节明显;(3)珠江三角洲城市化对降水的影响与风场的分布密切关联,降水增多的区域通常位于城市群所在之处及其下风方向的邻近地区;(4)珠江三角洲城市化使城市群所处区域的降水时次减少,而降水强度则加强;(5)珠江三角洲城市群的天气、气候效应只对对流性降水产生影响,而层状降水的分布则与城市群的位置没有明显关联。

TRMM卫星微波成像仪资料的陆面降水反演

为了探讨微波亮温与降水的关系,用TRMM卫星上微波降水雷达PR、微波辐射计TMI资料和973资料组提供的2002年6～7月120站的每小时自记降水记录,采用逐步回归方法,反演陆面降水。通过资料匹配分析显示,由于时空匹配问题,站点降水与微波辐射计亮温及亮温的组合因子的相关性并不高,明显低于TRMM卫星的测雨雷达PR与微波辐射计亮温及其组合因子的相关程度,因此仅用微波亮温和站点降水难以建立较好的反演算式。结合时空匹配较好的TRMM卫星降水雷达PR、微波辐射计TMI资料,建立新的算式,并且和其它算式进行比较。就反演降水结果而言,新算式比原有算式有一定改善,但对6～10mm/h的降水来说,新算式与原有算式反演结果都较差。

利用MODIS卫星资料反演中国地区晴空地表短波反照率及其特征分析

利用MODIS地表双向反照率产品 (MOD43B1 ) ,结合地表海拔高度和地表覆盖类型资料 ,计算并分析了中国地区晴空反照率的时空分布 ,以及地表反照率与地形和地表覆盖的关系。首先 ,利用改则自动气象站的地基观测对MODIS地表反照率进行了对比验证。验证结果表明卫星观测可以较好地反映反照率随时间的变化 ,MODIS地表反照率与地表实测反照率符合较好。年平均地表反照率与海拔高度有很好的相关 ,反照率的高值出现在高海拔山区。冬春季节 ,我国高海拔山区因积雪覆盖成为反照率的高值区 ;夏秋季节 ,地表反照率主要受地表土壤湿度和植被盖度的影响 ,沙地和沙漠地带反照率最高。最后 ,计算了中国典型地表类型的反照率随时间的变化 ,结果表明大部分地表类型的反照率具有较大的时间变化 ,地表反照率在春秋季节较大 ,夏季反照率较小。

牧区积雪监测中卫星资料应用的研究现状

牧区雪灾严重制约着牧区生产力的发展。卫星资料在雪灾监测中,起到控制雪灾和灾前预警的作用。牧区积雪监测中常用卫星资料NOAA/AVHRR在晴空条件下,具有大范围积雪动态变化监测的优势;TM资料则易于区分雪和云,同时适用于小范围积雪动态监测与精确定位;被动微波遥感数据SMMR、SSM/I和AMSR-E在获取雪深及雪层内部稳定方面效果显著;MODIS数据具有数据免费、较高空间分辨率等特点。多种卫星资料还在去云、混合像元处理、积雪深度、积雪面积监测和积雪监测模型建立中起到基础数据的作用,为雪灾的准确监测提供重要依据。

利用卫星资料分析对流层臭氧柱总量分布特征及其可能的原因

利用卫星资料计算得到的对流层臭氧柱总量数据分析了近20年来全球对流层臭氧柱总量的全球分布特征,并对我国对流层臭氧的季节变化做了研究。利用对流层污染测量仪(MOPITT)的CO和全球臭氧监测仪(GOME)和大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)的NO2数据分析了关于对流层臭氧的分布特征及其原因。得出中高纬度地区对流层臭氧浓度存在规律的年内变化,对流层臭氧高浓度值的分布及变化与人类活动有密切关切。

雷达和卫星资料在淮河流域暴雨实时数值预报试验中的应用

本文在前一工作［文献１］基础上，将雷达和卫星资料计入ＰＳＵ／ ＮＣＡＲ ＭＭ４中尺度数值模式，对１９９８年６月底和７月初的二次淮河流域暴雨过 程，进行了实时数值预报试验。结果表明，计入雷达和卫星资料的敏感性试验效果， 比不计入该二种资料的控制试验有较为明显的改进。文中还分析比较了控制试验 （ＣＴＥ）和敏感试验（ＳＴＥ）每三小时的雨量和散度场、垂直运动场及高度场的变化。 结果显示，ＳＴＥ的雨量、产生暴雨的切变线低涡系统以及散度和上升运动等的增强 时间都比ＣＴＥ提前。因此，２４小时雨量与实况比较接近。

重庆地区卫星及再分析降水资料评估

利用1998-2012年重庆市34个站点逐时降水观测资料,分析了重庆地区高时空分辨率卫星产品(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM;Climate Prediction Center morphing technique,CMORPH)和再分析资料(ECMWF Re-Analysis Interim,ERAIN;Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications,MERRA;Climate Forecast System Reanalysis,CFSR;Japanese 55-year Reanalysis,JRA55)的可靠性,并进一步对卫星和再分析资料降水日变化的准确性进行了评估。结果表明,再分析数据总体上高估了重庆的日降水量。在重庆西南和东南部,TRMM比较接近观测数据。CMORPH在东北部表现最好,低估了其他地区的降水量。就降水量而言,卫星资料的结果好于再分析资料。对于日平均降水强度和降水频率,卫星资料的分布形态与观测资料差异较大,再分析资料与观测则较为一致。观测资料中降水峰值多出现在午夜,沿着西南至东北方向有滞后现象。卫星资料各降水要素(PA,PI和PF)也表现出由西南至东北方向峰值时间滞后的现象。对于不同地形特征上的降水日变化,卫星和再分析资料的表现有明显差距,尤其是在夏季山地地区,再分析资料高估了12:00-17:00(北京时)的降水。

卫星资料在登陆热带气旋降水研究中的应用

本文全面、系统地归纳总结了国内外利用卫星资料对登陆热带气旋降水的研究工作,指出利用卫星资料对登陆热带气旋降水估计及预报研究所存在的不足,并对未来研究进行了展望。

GMS卫星遥感资料监测暴雨技术

利用时空分辨率较高的GMS 5红外、可见光两通道 1∶1原始图像资料 ,结合常规雨量观测资料 ,通过对逐时降水率、日降水量的估计 ,讨论了卫星遥感监测暴雨的技术方法 ,建立了山东省暴雨遥感监测模型。实例分析表明 ,暴雨监测图像产品直观清晰 ,能较准确地监测暴雨发生的区域和面积 ,实际应用取得较好的效果。

卫星亮温资料四维同化方案及其对“7·20”武汉特大暴雨的模拟试验

作者首次把与云参数相关的云顶亮温（TBB）资料直接用于中尺度模式MM5V2的牛顿张驰逼近（nudging）四维同化过程,提出了一种通过分析场的nudging四维同化来确定云顶高度的方法,并利用lh间隔的TBB-nudging方案成功地模拟了“7·20”武汉大暴雨过程。TBB-nudging试验的模拟结果表明对流层低层中尺度低涡和低空西南急流是“7·20”大暴雨的主要影响系统,这预示着把卫星遥感资料（例如TBB等）用于中尺度模式的同化过程有可能提高中尺度暴雨的预报能力。

基于卫星资料的对流初生预报及效果评估

利用MTSAT-1R卫星资料中的红外1、红外2和水汽通道亮温数据,在目标云块识别对比的基础上计算对流初生(CI)预报的8个指标值。根据京津地区的实际情况,给出修正后的预报指标阈值,并对2006—2007年京津地区进行17日次对流初生预报实验。实验结果表明,该预报方法能够对1小时内的对流初生现象进行有效预报。结合云导风矢量给出检验预报结果的方法,对该预报方法的预报效果进行量化统计。统计结果表明,该方法预报对流初生的TS(threat score)评分为0.545,检测概率(POD)为0.654,空报率(FAR)为0.435。

基于CloudSat卫星资料分析青藏高原东部夏季云的垂直结构

本文利用CloudSat卫星资料,对青藏高原东部2006-2010年6-8月云垂直结构的空间分布进行分析,结果表明：（1）夏季青藏高原东部云发展可达到平流层,且高原东部云在5km以下以水云存在,5-10km以液相和固相共存的混态存在,在垂直高度10km以上以冰云存在。由于CloudSat卫星资料云相的反演问题,可能会造成水云和混态云的发展上限偏低,冰云的发展下限抬升。（2）研究区整层水汽输送和云水平均路径空间分布存在一定的差异性,云水含量纬向分布表现为在26.5°-30.5°N附近存在一个明显的峰值区,经向分布表现为95°E以西云水含量低于以东。（3）研究区以单云层为主,尤其在青藏高原主体。单云层平均云层厚度4182 m,云顶高度、云厚限于水汽的输送,表现为由南向北波动下降。多层云发生频率在27°N以北明显减少,说明强烈的对流运动更容易激发多层云的产生。