使用FY-2E静止气象卫星的红外1(10.3~11.3μm)和水汽波段(6.3~7.6μm)时序图像,对强对流云进行识别和短时预测。亮温阈值法是将强对流云和其他高云区分开的常用方法,但是合适的亮温阈值是随着时间和空间而变化的,过高的阈值会将许多卷...使用FY-2E静止气象卫星的红外1(10.3~11.3μm)和水汽波段(6.3~7.6μm)时序图像,对强对流云进行识别和短时预测。亮温阈值法是将强对流云和其他高云区分开的常用方法,但是合适的亮温阈值是随着时间和空间而变化的,过高的阈值会将许多卷云包括进来,太低的阈值会排除掉云顶发展还不是很高的强对流云。水汽波段所在的位置是水汽的一个强吸收带,而高度在400 h Pa上下的大气层是水汽波段的一个强吸收层,大气在垂直方向上的对水汽波段辐射吸收的分布模式使得卫星接收到的水汽波段辐射主要来自于400 h Pa以上的大气中高层,而卫星接收到的红外波段辐射主要来自于大气中低层,两个波段间辐射来源的差异使得不同光学厚度的高云的辐射观测值在红外—水汽光谱空间中的分布具有明显差别,并且这种差异具有时空的稳定性。本文将一定范围内的云团的象元测值在红外—水汽光谱空间中的分布的拟合直线斜率作为强对流云识别的依据,结果表明相对于亮温阈值法,本文的识别方法不仅能够较好地区别卷云和强对流云,同时也能更有效地识别未达到旺盛阶段的对流云。在对强对流云进行识别后,根据相邻时间段的卫星图像,利用交叉相关法反演得到强对流云团顶部的位移矢量场,并根据后向轨迹法对强对流云团位置形状进行短时预测,预报结果在短时间内(0~1 h)较好,并且对面积较大的云团的预报效果要优于较小的对流云团。此外文中还利用逐半小时的云顶黑体温度(Temperature of Black Body,TBB)资料分析了云顶亮温的分布变化,得到了整个强对流过程的演变特征。展开更多
提出了一种改进的FY-2E红外通道"晴空区"水汽信息提取算法——二次差分法,即在对红外分裂窗云掩图进行分裂窗差分的基础上再进行时间差分处理,或者先进行时间差分后再进行分裂窗差分处理。该方法能减弱晴空区地表温度变化对...提出了一种改进的FY-2E红外通道"晴空区"水汽信息提取算法——二次差分法,即在对红外分裂窗云掩图进行分裂窗差分的基础上再进行时间差分处理,或者先进行时间差分后再进行分裂窗差分处理。该方法能减弱晴空区地表温度变化对水汽信息提取的干扰,从而有助于获得水汽团的纹理及其移动信息。实验结果表明,应用该方法可以更加有效地追踪红外通道"晴空区"水汽微弱示踪信号的移动,获得传统云导风方法所无法得到的晴空水汽含量高值区风场信息,且晴空风矢与NCEP(national centers for environmental prediction)再分析资料级低空风场有着很好的一致性。展开更多
The operational cloud-motion tracking technique fails to retrieve atmospheric motion vectors （AMVs） in areas lacking cloud; and while water vapor shown in water vapor imagery can be used, the heights assigned to the...The operational cloud-motion tracking technique fails to retrieve atmospheric motion vectors （AMVs） in areas lacking cloud; and while water vapor shown in water vapor imagery can be used, the heights assigned to the retrieved AMVs are mostly in the upper troposphere. As the noise-equivalent temperature difference （NEdT） performance of FY-2E split win- dow （10.3-11.5 μm, 11.6-12.8 μm） channels has been improved, the weak signals representing the spatial texture of water vapor and aerosols in cloud-free areas can be strengthened with algorithms based on the difference principle, and applied in calculating AMVs in the lower troposphere. This paper is a preliminary summary for this purpose, in which the principles and algorithm schemes for the temporal difference, split window difference and second-order difference （SD） methods are introduced. Results from simulation and cases experiments are reported in order to verify and evaluate the methods, based on comparison among retrievals and the ＂truth＂. The results show that all three algorithms, though not perfect in some cases, generally work well. Moreover, the SD method appears to be the best in suppressing the surface temperature influence and clarifying the spatial texture of water vapor and aerosols. The accuracy with respect to NCEP 800 hPa reanalysis data was found to be acceptable, as compared with the accuracy of the cloud motion vectors.展开更多
LAPS(Local Analysis and Prediction System)采用物理初值化与三维变分约束相结合的方法,通过融合多源观测资料,发挥各种资料的优势,分析得到较为客观的三维云场,并可改善数值模式初始场。将FY-2E卫星可见光反照率和红外亮温资料引入LA...LAPS(Local Analysis and Prediction System)采用物理初值化与三维变分约束相结合的方法,通过融合多源观测资料,发挥各种资料的优势,分析得到较为客观的三维云场,并可改善数值模式初始场。将FY-2E卫星可见光反照率和红外亮温资料引入LAPS,针对2014年6月登陆我国的台风"海贝思",设计不同水平分辨率的同化试验,研究台风三维云结构和初始场的改善情况。结果表明:1)LAPS云分析中引入卫星可见光反照率资料之后,总云量有显著的调整,能够较清晰地分辨出台风眼区、云墙和螺旋云带,卫星红外亮温资料在云顶高度的调整中发挥了重要作用,而且高分辨率的云分析结果有助于更好地分析出台风结构和强对流区域。2)LAPS物理初值化技术将卫星资料中的云结构和微物理信息添加到初始场中,一定程度上调整了数值模式初始场中垂直速度、云水、云冰和水汽场等变量的分布,提高了模式初值质量,对模拟和预报台风系统将会产生一定的影响。展开更多
文摘使用FY-2E静止气象卫星的红外1(10.3~11.3μm)和水汽波段(6.3~7.6μm)时序图像,对强对流云进行识别和短时预测。亮温阈值法是将强对流云和其他高云区分开的常用方法,但是合适的亮温阈值是随着时间和空间而变化的,过高的阈值会将许多卷云包括进来,太低的阈值会排除掉云顶发展还不是很高的强对流云。水汽波段所在的位置是水汽的一个强吸收带,而高度在400 h Pa上下的大气层是水汽波段的一个强吸收层,大气在垂直方向上的对水汽波段辐射吸收的分布模式使得卫星接收到的水汽波段辐射主要来自于400 h Pa以上的大气中高层,而卫星接收到的红外波段辐射主要来自于大气中低层,两个波段间辐射来源的差异使得不同光学厚度的高云的辐射观测值在红外—水汽光谱空间中的分布具有明显差别,并且这种差异具有时空的稳定性。本文将一定范围内的云团的象元测值在红外—水汽光谱空间中的分布的拟合直线斜率作为强对流云识别的依据,结果表明相对于亮温阈值法,本文的识别方法不仅能够较好地区别卷云和强对流云,同时也能更有效地识别未达到旺盛阶段的对流云。在对强对流云进行识别后,根据相邻时间段的卫星图像,利用交叉相关法反演得到强对流云团顶部的位移矢量场,并根据后向轨迹法对强对流云团位置形状进行短时预测,预报结果在短时间内(0~1 h)较好,并且对面积较大的云团的预报效果要优于较小的对流云团。此外文中还利用逐半小时的云顶黑体温度(Temperature of Black Body,TBB)资料分析了云顶亮温的分布变化,得到了整个强对流过程的演变特征。
文摘提出了一种改进的FY-2E红外通道"晴空区"水汽信息提取算法——二次差分法,即在对红外分裂窗云掩图进行分裂窗差分的基础上再进行时间差分处理,或者先进行时间差分后再进行分裂窗差分处理。该方法能减弱晴空区地表温度变化对水汽信息提取的干扰,从而有助于获得水汽团的纹理及其移动信息。实验结果表明,应用该方法可以更加有效地追踪红外通道"晴空区"水汽微弱示踪信号的移动,获得传统云导风方法所无法得到的晴空水汽含量高值区风场信息,且晴空风矢与NCEP(national centers for environmental prediction)再分析资料级低空风场有着很好的一致性。
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.41175035 and 40475018)the National Basic Research Program of China(Grant No.2009CB421502)a project funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions
文摘The operational cloud-motion tracking technique fails to retrieve atmospheric motion vectors （AMVs） in areas lacking cloud; and while water vapor shown in water vapor imagery can be used, the heights assigned to the retrieved AMVs are mostly in the upper troposphere. As the noise-equivalent temperature difference （NEdT） performance of FY-2E split win- dow （10.3-11.5 μm, 11.6-12.8 μm） channels has been improved, the weak signals representing the spatial texture of water vapor and aerosols in cloud-free areas can be strengthened with algorithms based on the difference principle, and applied in calculating AMVs in the lower troposphere. This paper is a preliminary summary for this purpose, in which the principles and algorithm schemes for the temporal difference, split window difference and second-order difference （SD） methods are introduced. Results from simulation and cases experiments are reported in order to verify and evaluate the methods, based on comparison among retrievals and the ＂truth＂. The results show that all three algorithms, though not perfect in some cases, generally work well. Moreover, the SD method appears to be the best in suppressing the surface temperature influence and clarifying the spatial texture of water vapor and aerosols. The accuracy with respect to NCEP 800 hPa reanalysis data was found to be acceptable, as compared with the accuracy of the cloud motion vectors.
文摘LAPS(Local Analysis and Prediction System)采用物理初值化与三维变分约束相结合的方法,通过融合多源观测资料,发挥各种资料的优势,分析得到较为客观的三维云场,并可改善数值模式初始场。将FY-2E卫星可见光反照率和红外亮温资料引入LAPS,针对2014年6月登陆我国的台风"海贝思",设计不同水平分辨率的同化试验,研究台风三维云结构和初始场的改善情况。结果表明:1)LAPS云分析中引入卫星可见光反照率资料之后,总云量有显著的调整,能够较清晰地分辨出台风眼区、云墙和螺旋云带,卫星红外亮温资料在云顶高度的调整中发挥了重要作用,而且高分辨率的云分析结果有助于更好地分析出台风结构和强对流区域。2)LAPS物理初值化技术将卫星资料中的云结构和微物理信息添加到初始场中,一定程度上调整了数值模式初始场中垂直速度、云水、云冰和水汽场等变量的分布,提高了模式初值质量,对模拟和预报台风系统将会产生一定的影响。
