静止卫星标称投影解析方法及其在FY2-C中的应用

通过对静止卫星在三轴椭球参数条件下地心坐标的标称投影公式推导过程,建立了经纬度到单位平面位置的可逆映射方程,其正反算公式精度可达10-20;并对大地坐标的经纬度进行了类似的推导,但标识线垂直地表而不过地心的坐标定义导致正算公式中存在角度正切的四次方项,因此反算需要采用数值解法。两组解析表达式为查照表的建立提供了直接的数学依据,相对于迭代数值计算方法而言,解析方法更便于分析投影过程的误差和畸变。围绕FY2-C卫星地面系统工程中查照表的重建,兼顾卫星图像陆地位置与主要大陆轮廓数据的投影吻合,需要对单位平面的投影进行放大和平移,并提供多组可选择的放大因子,使得经纬度到图像点映射与查照表对应值整体误差较小。建议根据实际应用的坐标系统、卫星位置参数、地球参数选择不同的匹配参数。这种方法可以应用于图像点地理位置精度要求很高但计算不是特别频繁的数据处理算法中,如相对定标和定位,但在其他算法中除了精度以外查照表还是有作用的。

FY2G卫星新一代高能带电粒子探测器观测数据分析

风云二号系列卫星是我国开展动态空间天气事件和空间环境监测及预警业务的重要观测平台,各系列星上均安装有高能带电粒子探测仪器开展卫星轨道空间带电粒子辐射环境连续实时的动态监测.FY2G卫星于2015年1月发射,星上采用了全新的高能粒子探测器,包括：一台高能电子探测器可监测200keV-〉4 MeV的高能电子,一台高能质子重离子探测器可监测4-300 MeV的高能质子,从而实现对带电粒子更宽、更精细能谱的监测.本文给出了FY2G高能带电粒子探测器在2015年1月至2015年10月期间几起典型的带电粒子动态观测结果,结合太阳和地磁活动相关参数,对高能带电粒子通量在亚暴、磁暴和太阳爆发等扰动影响下细节变化过程和特征作出了较为详细的分析描述,展现了FY2G卫星高能带电粒子探测器对轨道空间粒子环境动态变化的准确响应能力,表明观测数据可开展更加精细的轨道粒子环境评估.针对FY2G高能带电粒子探测结果进一步开展了与GOES系列卫星同期观测的比对分析,结果反映出在较小的扰动条件下多星观测到的带电粒子响应和通量变化可基本趋于一致或保持相对稳定的偏差,而扰动条件的显著变化会加大多星观测带电粒子响应和通量变化的差异,这些结果可为今后开展多星数据同化应用提供参考,也为发展磁层对扰动响应的更加复杂的图像提供了新的可能.

针对FY2E影像的白天雾检测研究

传统基于遥感的雾检测方法,主要利用极轨卫星遥感影像(如MODIS、AVHRR)建立雾检测模型,尽管极轨卫星影像的光谱信息丰富,但是其过境时间一般比较迟,MODIS为当地时间11点左右,AVHRR为当地时间14时左右,而且单颗极轨卫星的时间分辨率为一天左右,无法很好地满足雾检测的实际需要。针对静止卫星的雾检测研究还比较少,其主要思想是利用光谱差异进行雾检测。选择FY2E影像并结合面向对象思想开展白天雾检测研究,利用Streamer辐射传输模型针对云、雾、雪、地表对FY2E影像的5个波段进行模拟,构建雪检测指数(SDI)、雾检测指数(FDI)等6个雾检测特征参数;选择特征波段,利用Mean Shift分割方法完成FY2E影像的分割,基于雾检测特征参数构建雾检测区域特征参数;建立白天雾检测模型,选择案例数据进行实验,并利用地面站点实测数据进行精度评定。实验结果表明,提出的雾检测模型取得了很好的检测效果。

基于FY2-E可见光波段的北部湾白天海雾检测

利用2012年国产FY2-E静止卫星数据,结合地面能见度观测资料,分析北部湾地区晴天海雾、云、洋面的辐射性质、光谱及纹理特征,利用面向对象分类方法对白天海雾进行检测提取。结果表明:FY2-E卫星影像对北部湾地区晴天海雾的区分度较高,其光谱及纹理特性与洋面、中高云多无交叠现象;但大雾与低云区有部分混淆。利用面向对象分类方法,在选择合适分割尺度的基础上根据光谱Spectral_Mean和纹理Texture_Mean两个影像特征可将海雾进行有效分离。精度分析结果表明,2012年全年晴空海雾监测误警率为9.1%,命中率为76.9%,成功指标为71.4%,总体监测效果较理想。

基于FY2G卫星的宁夏空中云水资源特征研究

为了提高宁夏空中云水资源开发利用效率,利用2017-2019年FY2G卫星反演产品、自动站降水资料及微波辐射计反演产品,分析宁夏不同地区云微观特性的时空变化特征,研究液水含量的降水效率及云水资源开发潜力。结果表明:(1)剔除不合理数据后,FY2G卫星反演结果与微波辐射计反演结果相关性较好,反演产品基本上能够代表宁夏云水资源特征;(2)宁夏云中过冷层厚度大约在1.65~2km,液态水含量在0.02~0.5mm,云光学厚度的均值在3~7,云粒子有效半径在3~8μm;(3)宁夏云液态水降水效率为53.9%,人工增雨的潜力为46.1%,云液态水降水效率在夏季、秋季、春季、冬季依次降低。

FY2红外分裂窗TBB资料在台风降水定量估计中的应用

利用浙江省小流域强风暴监视预警区域的2005～2008年11月FY2静止气象卫星云图红外分裂窗逐时TBB数字资料、影响台风个例资料及中尺度自动气象站1h降水量资料，对红外分裂窗TBB时间变化、按时间归一化处理。TBB与降水量的对应关系、TBB与各量级降水量的累积频率分布等进行处理与分析，得出台风降水的红外分裂窗TBB定量估计指标。通过2007年影响浙江省小流域范围的超强台风“圣帕”影响实例降水的验算，取得较好效果。该指标的得出为利用FY2红外分裂窗TBB数字资料进行台风降水估计与定量分析提供一定的预报依据。

FY2卫星云图分析系统在热带气旋北冕过程中的应用

利用FY2卫星云图分析系统的各项分析功能,结合常规观测资料对热带气旋北冕的天气形势、云图演变以及路径变化、风雨情况等进行了分析。结果表明,副热带高压摆动,中纬度西风小槽东移,低层西南气流加强和减弱是"北冕"出现两次北抬和一次南折的直接原因;对流云团的发展和减弱对应低层西南气流的加强和减弱;强降水与云顶亮温的最低值中心及强度密切相关,而云团面积和云顶亮温与强降水也有很好的对应关系,其中发展的云系是强降水发生的信号。FY2卫星云图分析系统较好地分析了"北冕"整个过程的变化特点,对于短时临近预报有较好的辅助作用。

应用改进模式从FY2H卫星数据估算OLR

射出长波辐射(OLR)是大气科学研究领域的关键参量,并在辐射相互作用、气候变化和灾害监测等方面发挥重要作用。2018年6月5日静止气象卫星FY2H成功发射,OLR产品是FY2H的业务产品之一。在原有FY2系列OLR反演算法基础上,参考国际上NOAA/HIRS OLR反演算法,结合FY2H/VISSR 3个红外通道设置,建立适合FY2H的OLR反演算法。利用该算法处理FY2H/VISSR的L1级观测数据,生成实时及日、旬、月平均的OLR产品。FY2H的OLR产品与CERES均匀性下垫面的瞬时视场OLR产品对比,RMSE=3.38 W/m^2,R=0.99,Bias=0.77 W/m^2;与CDR日平均OLR产品对比,RMSE为5~7 W/m^2,R为0.97~0.98,Bias为-2.2~1.9 W/m^2;与CDR旬平均OLR产品对比,RMSE为3~5 W/m^2,R=0.99,Bias为-1.1~0.4 W/m^2;与CDR月平均OLR产品对比,RMSE为2~4 W/m^2,R=0.99,Bias为-1.1~0.4 W/m^2。这表明FY2H OLR改进算法达到了较高的精度,可满足卫星设计和应用研究精度需求。

利用FY2E卫星降水资料对西藏地区降水日变化特征分析

为揭示西藏地区5～9月降水日变化,利用FY2E降水产品和西藏150个自动站降水资料,采取统计和谐波分析方法研究西藏地区降水日变化。结果表明：FY2E降水资料能很好地反映西藏降水量的相对强弱和大致过程;降水量依赖于短时强降水,而不是靠降水次数;降水量有明显的日变化,在当地时间傍晚前后降水量达到峰值;降水频率在一天中则有多个峰值,日变化不明显;自动站表明西藏降水也有明显的日变化,与卫星资料峰值时间误差主要是由于西藏东南地区和樟木沿线降水量远大于其他地区造成的;降水量谐波分析表明西藏地区的降水日变化非常显著;无论是降水量还降水频率,西藏全区表现出明显的夜雨特征,在日喀则东北至拉萨为西藏地区的夜雨中心。

宜丰和上高县级区域雷暴大风FY2G云图特征分析

利用FY2G卫星云图资料、地面气象要素、重要天气报和WebGIS雷达拼图资料,对2000-2018年宜丰和上高区域20次(日)雷暴大风天气进行统计、对比、分类分析,结果表明:影响宜丰和上高县级区域的雷暴大风,在FY2G卫星云图上具有3类云图特征,即带状结构云系、团状结构云系和块状结构云系。其中,带状结构云系(7次)有3种演变形态:东北~西南走向的短带云系、MCS中尺度对流系统和南北走向的飑线云带;团状结构云系(7次)有3种演变形态:团状不规则云系、MCC中尺度对流复合体、MCS中尺度对流系统;块状结构云系(6次)有3种演变形态:孤立MCS中尺度对流系统、孤立强单体对流云系、孤立小单体对流云系。雷暴大风常伴随短时强降水出现,有时雷暴大风还会伴随冰雹同时出现。

FY2G卫星降水产品在云贵高原地区的效用评估

针对云贵高原高质量降水数据评估干扰因素多的问题,本文基于2017年小时数据集,分析评估了FY2G降水产品在云贵高原地区的适用性,采用相关系数(R^2),偏差(bias),均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)评估降水量;使用包括检测概率(POD),误报率(FAR),临界成功指数(CSI)和频率偏差指数(FBI)来评估FY2G检测降水发生的能力。结果表明:FY2G降水产品有较高的R^2(>0.6),FY2G在区分降雨/无雨事件方面也表现出色,POD高达0.9,CSI超过0.7,FAR最低于0.2;FY2G主要以负偏差为主,降水量越高,低估越明显;FY2G在云贵高原东北部优于其他地区,在雨旱交替季节表现不稳定。

FY2C卫星降水估计效果检验分析

对2006年夏季6—9月FY2C的6小时降水估计资料应用双线性二次插值法进行插值，得到的西藏地区38个站点降水估计值与降水实况进行统计检验和误差分析，结果表明FY2C降水估计检验反映出对少雨气候区域的晴天预报效果较好，对于多雨气候区域的小雨和中雨预报效果较好，对于沿江一线的预报准确率稍差；大雨、中雨和小雨的预报准确率逐渐递增；白天准确率高于夜间。此检验结果对风云2C的进一步应用以及短期预报、临近预报有一定的指示意义和参考价值。

Fy2c云图接收处理系统在短时临近预报中的应用

Fy2c云图处理接收系统程序主要包括两部分:气象卫星云图接收程序;气象卫星云图处理应用系统。接收程序负责从卫星上下载云图,并能做云图的简单浏览。而云图接收处理应用系统不光能浏览5个通道的云图,还能够生成例如降水分布等扩充产品,此外还能够在云图上叠加micaps数据图。利用该系统结合天气图可以做出短时临近预报。

FY2卫星展宽云图接收机设计与实现

静止气象卫星是监测地表、大气、海洋以及空间环境等相关数据的重要手段,为气象、农业、空间环境等领域提供着大量的科学数据。重点对FY2接收机的实现方法进行了研究,主要内容包括二次变频方法、基于HSP50110/HSP50210的数字解调、差分解码、关键参数设置以及信号指示等。最后以误码率为指标并结合图像接收效果对接收机性能进行直观评估,结果表明,所设计的接收机图像清晰、误码率低,具有一定的实际意义与参考价值。

基于FY2G卫星云图产品模拟生成地面站点云量数据产品的设计与实现

在气象观测中,总云量可通过卫星遥感和地面观测确定,在目前缺少夜间地面观测数据的情况下,充分利用卫星总云量产品替代地面观测,为预报人员提供更详实的气象观测资料,成为了必要的手段。

基于多阈值的FY2E对流云识别方法

介绍一种基于多个阈值的FY2E对流云识别方法。首先利用不同的阈值对2010年6~7月的FY2E云图进行识别,并统计识别出云团数量、尺度信息以及形状。根据统计结果,确定选择3个不同级别的亮温阈值,并以此逐步识别出对流云。最后根据识别出来的对流云的尺度、形状和云顶最低亮温,将对流云划分为18个类别。从应用结果来看,该方法不仅能够有效地识别从梅雨锋、台风等大尺度云系中的对流系统,而且还能在大范围的片状云系中检测出中小尺度的对流系统。

FY2号气象卫星估算地面太阳辐射研究

综合考虑太阳因素、地形因素、地表积雪覆盖情况、云量以及非均质大气对太阳辐射的影响，基于FY2 号静止卫星构建晴空太阳总辐射计算模型，并利用山西省3 个辐射观测站2011 年逐时、逐日、逐月太阳总辐射观测资料对其估算结果进行检验。研究结果显示：逐时误差在1 MJm-2之间，逐日误差在5 MJm-2之间，表明模型计算的太阳辐射误差较小，稳定性较好；逐月误差结果显示，三个站模拟值都大于实测值，且误差趋势一致，均表现为冬季误差高于夏季；进一步对模拟值和实测值进行相关性分析，三站线性拟合度均在0.86～0.92 之间，且相关系数均达到显著相关水平，表明模型计算的太阳辐射准确性和精度较高，且在数值拟合上较好地反映了实际的太阳总辐射量，证实该模型应用于FY2 号气象卫星的可行性。

开关站LCU同期装置国产化优化设计与分析

基于景洪水电站计算机监控系统开关站现地控制单元同期系统设备老化、操作复杂等现象,分析该系统的结构及存在问题,采用深圳国立智能电气公司的SID-2FY智能复用型同期装置,同步配置选线器、SID-2SL-A型微机多功能同步表等设备,实现了双套自动准同期装置冗余备用的系统优化,提高了同期系统操作的可靠性。新同期装置上线后运行效果良好,可供同类型的水电站项目借鉴。

TBB和湿位涡在2010年主汛期吉林省最强暴雨天气中的应用分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料和FY2E气象卫星云图及TBB产品对发生于2010年7月27-28日吉林省的一场暴雨天气进行分析,这场暴雨不仅为2010年主汛期吉林省最强一场暴雨,也是历史上比较罕见的强降水,导致第二松花江流域出现洪涝灾害。作者试图通过分析,发现TBB和湿位涡在暴雨天气中的应用规律,以利于今后此类天气的预报。分析表明:该场强降水发生在有利的大尺度环流背景下,副高断裂成海上和大陆东西两块,使得其间低压通道建立,云团沿低层西南急流北上。对本次过程的各层综合分析来看,暴雨发生在高空急流出口区右后方、低空急流的左前方和其头部。且从整个高低空配置看,高层强冷平流叠加在低层暖湿平流之上,这一方面保证了上冷下暖的热力不稳定条件,另一方面由于急流经渤海北上,使得降水具备了良好的水汽条件,这种急流为明显的"湿急流"。从这场暴雨发生过程中间隔3 h的FY2E云图和TBB叠加的演变来看,伴随着湿急流,在850 hPa切变线前部,我省南部和东部上空,有中心强度低于-32℃的中尺度对流云团发展,强降雨区与云团位置、强度、移动路径具有较好对应关系。从降水发生期间的850 hPa湿位涡MPV1分析得到,负MPV1高值区与暖湿对流不稳定空气团对应,它可以较好地指征暴雨落区,且有大约6～12 h的提前量。

基于多雷达和卫星的区域降水估测系统研究

为了及时开展降水监测以减少暴雨灾害损失,将气象卫星分析云类型与天气雷达估测降水有机结合起来,建立了一套基于多雷达和卫星的区域降水估测系统。气象卫星资料与天气雷达数据在经过资料预处理、云类型分析以及降水量估测等3个处理步骤后,生成了空间分辨率为0.01°×0.01°的云类型分析和降水估测产品。应用情况表明,降水估测产品能够准确、细致地反映出区域内降水的空间分布情况。