基于机器学习的FY4A反演北方冬季降水的研究

现有的静止卫星降水产品在内蒙古冬季表现较差,为提高卫星反演冬季降水的准确性,本文介绍了基于机器学习的静止卫星FY4A反演北方冬季降水,使用分类算法、回归算法分别构建了降水区域模型和降水量模型,并将静止卫星遥感数据输入降水区域和降水量联合模型得到最终降水反演结果。评估结果显示,与FY4A降水产品相比,模型反演降水产品的各项指标均有所提高,效果较好。

利用MODIS数据对FY4A AGRI传感器蓝光通道交叉辐射定标

针对传感器辐射性能在使用过程中发生变化的问题,提出采用交叉辐射定标方法对我国新型静止气象卫星FY4A AGRI传感器进行辐射定标。文章选择敦煌区域作为交叉辐射定标实验研究区,采用MODIS数据对FY4A AGRI传感器蓝光波段进行交叉辐射定标,在不同传感器太阳高度角、卫星天顶角与相对方位角、通道光谱响应的差异校正基础上,计算得出AGRI传感器蓝光通道辐射定标系数;然后分别利用敦煌区域与澳大利亚弗罗姆干盐湖区域作为检验区域,与原始系数的辐射定标结果进行对比。结果表明,利用MODIS传感器进行交叉辐射定标,提高了辐射定标精度。在春季敦煌区域中,原始系数与交叉辐射定标系数的辐射定标精度的相对误差分别为6.51%、5.80%;在冬季澳大利亚弗罗姆干盐湖区域中,原始系数与交叉辐射定标系数定标的相对误差分别为5.28%、4.84%;通过比较分析2个区域不同因素的影响程度,可知光谱响应差异是影响误差精度的重要因素;2个区域不同季节的分析结果表明,随着时间增长,蓝光通道的衰减对误差精度有一定程度的影响。

基于FY4A AGRI数据的气溶胶光学厚度反演研究

通过遥感技术反演气溶胶光学厚度,对于全面、动态监测大气污染时空变化具有科学价值和实践意义。基于我国新一代静止气象卫星FY4A获取的2018年4-10月AGRI蓝光波段数据,以京津冀地区为研究区,在交叉辐射定标基础上,利用深蓝算法开展气溶胶光学厚度反演研究,并将反演结果与相近时刻的MODIS气溶胶产品进行对比分析。结果表明:FY4A AGRI蓝光波段反演的气溶胶光学厚度与MODIS产品在空间分布上具有较好的一致性,且AGRI图像反演结果能够更好地反映气溶胶光学厚度的空间分布细节,其中AGRI传感器蓝光波段辐射定标精度、与MODIS成像时刻角度差异、地表反射率准确性等是影响AGRI气溶胶光学厚度反演精度的主要因素。

FY4A对流初生产品在上海地区强对流天气监测预报预警中的应用效果分析

综合利用FY4A卫星强对流监测产品、中尺度数值预报以及地面常规观测资料,对2018~2019年汛期上海地区的强对流天气过程的对流初生、对流落区、对流监测进行了综合研判,并分析了不同卫星产品在短时强对流天气预警中的作用。结果表明:(1)FY4A卫星的对流初生产品与高灵敏度雷达监测局地对流的水平不相上下。个别天气过程中对流预报的时效性可高于雷达探测结果,且对流初生的预报位置与对流发生的实际位置在空间分布和形态上都比较接近。基于云顶变温,对流初生产品还可以预判对流发展和减弱趋势。(2)FY4A闪电事件产品与对流初生产品在时间和落区上有很好的一致性。FY4A闪电事件观测主要集中在对流初生和对流增强的阶段,对对流预报有一定的指示意义。(3)基于FY4A卫星的相关产品,结合中尺度数值预报以及地面常规观测资料来进行短临天气的智能分析,可以有效弥补常规观测资料的缺失,并在对流初生、对流落区、对流监测中有很好的指示作用,从而提高短临强对流天气的预警效率。

Quantitative Characteristics Analysis of FY4A Satellite Products during a Thunderstorm Weather Process

Based on the lightning monitoring and FY4A satellite data in 12 periods during a thunderstorm,the relationship between lightning activity and four satellite digital products:blackbody radiation brightness temperature(TBB),cloud top temperature(CTT),cloud top height(CTH)and cloud top pressure(CTP)was quantitatively analyzed.The following conclusions were obtained:(1)at lightning location,90.5%of TBB values were less than 214.1 K;88.5%of CTT values were less than 207.7 K;88.5%of CTP values were less than 137.7 hPa,and 88.5%of CTH values were greater than 14872 m.At location without lightning,92.5%of TBB values were greater than 214.1 K;90.4%of CTT values were greater than 207.7 K;89%of CTP values were greater than 137.7 hPa,and 92%of CTH values were less than 14872 m.(2)Lightning activity was concentrated in the cloud area with TBB between 190-210 K,CTT between 185-210 K,CTP between 50-150 hPa and CTH between 12-18 km.Lightning intensity was roughly positively correlated with TBB,CTT and CTP,and negatively correlated with CTH.With the increase of CTH,lightning intensity decreased.(3)TBB,CTT,CTP and CTH can well indicate the location and activity frequency of lightning in thunderstorm weather.

黄海海域FY4A卫星温湿廓线适用性分析

为了解FY4A卫星数据产品用于大气波导研究的可行性,利用2019年1月至3月FY4A卫星温度及比湿数据与岸基探空站采集的温湿廓线数据进行对比分析,从偏差、均方根误差等方面评估了二者数据间的差异。结果显示:在温度数据上,FY4A卫星温度数据与探空数据相比,偏差的均值区间为-2.35℃~1.35℃,均方根误差区间为2.11℃~4.73℃;在比湿数据对比上,FY4A卫星数据与探空数据相比,偏差的均值区间为-0.02g/kg~0.35g/kg,均方根误差区间为0.31g/kg~0.51g/kg;大气折射率偏差的均值区间为0.48N~5.50N,均方根误差区间为2.75N~7.14N。

基于通道相关模型构建的中红外高光谱地表发射率模拟

星载高光谱图像获取少,卫星发射成本高,同时中红外通道机理复杂,模拟难度大,图像模拟的研究工作缺乏。针对上述问题,本文首先对通道之间的相关性进行分析;其次在统计分析的基础上,构建数据模拟模型,模型平均相对误差均小于10%。运用FY4A热红外数据;最终模拟2.5-5.0μm,光谱分辨率为50 nm的中红外波段高光谱地表发射率数据。本文构建的模型可为中红外波段的图像模拟与载荷研制等应用提供理论支撑,为中红外高光谱图像模拟提供方法和手段;可为遥感器载荷设计过程中方案的可行性分析与论证、设计制造、运维以及后期管理保障提供重要的理论基础。

乌鲁木齐机场一次雷暴大风天气成因分析

本文利用常规高空地面探测、新疆区域加密自动站、FY4A卫星TBB、乌鲁木齐机场多普勒天气雷达资料对2022年6月30日夜间发生于乌鲁木齐机场的一次雷暴大风天气进行研究,着重分析雷暴大风天气的环流形势、β中尺度MCS特征发展演变的卫星、雷达特征。结果表明:1) 此次雷暴大风天气是在高空西西伯利亚低涡底部偏西气流分裂的短波槽东移、高层处于西南急流出口区右侧的辐散区、低层切变线共同作用下产生的。地面温度持续升高为强对流的发生提供较好的不稳定能量和不稳定层结。2) 多个γ尺度对流云团在发展过程中合并加强生成β中尺度对流云团并逐渐东移影响机场及乌鲁木齐市区。对流发展至鼎盛时期MCS的长轴达300 km,短轴近100 km,较强的MCS中尺度系统造成沿天山一带出现雷暴大风天气。3) 雷达图中可以明显看到强回波云团在发展过程中,在其移动方向前方不断激发新的回波云团发展并加强,多个强回波云团簇合并且发展加强形成成片的强对流回波,造成大范围、长时间雷暴大风天气。4) 地面风场辐合线的存在有利于两个对流云团发展加强,促使地面风进一步加强,有较强正反馈作用。

通过掺杂V和F提高碳包覆的磷酸铁锂锂离子电池的电化学性能

在原位聚合合成方法的基础上，结合两步烧结过程制得LiFe1-xVx（PO4）（3-y）／3Fy／C．V和F掺杂对碳包覆的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能有影响．通过xRD、FTIR、SEM、充／放电测试和电化学阻抗谱对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征．结果表明，V和F的掺杂并没有破坏橄榄石结构中的LiFePO4／C，但可以提高晶体结构的稳定，降低电荷的转移阻抗，提高锂离子扩散速度，改善了LiFePO4／c材料的循环性能和高倍率性能．

地面-雷达-卫星资料的广西降水临近预报应用效果评估

基于地面实况观测数据、雷达组合反射率、风云四号A星波段数据3种实况观测资料,以2018—2021年广西2850个站点的小时累计雨量为预报对象,采用随机森林算法建立未来1—3h的降水临近预报模型,并分别进行了单类型观测资料预报因子、3种类型观测资料多种组合预报因子输入的预报试验。对各预报试验结果综合采用TS评分、命中率、虚警率和漏报率进行点对点的评估表明,地面资料在1—3h的小雨和中雨量级、1—2h大雨量级的预报能力较好;雷达资料对未来1h暴雨量级的预报较其他两种观测资料优势明显;卫星资料在小雨量级上有一定的预报能力,但其他量级各时效的预报均不理想。3种观测资料在第2—3h的暴雨预报能力都偏低。3类预报资料因子组合预报结果的评估表明,各量级的多数预报时效均能比单类型资料预报取得更高的预报精度,其中大雨量级的预报提高了10%以上,暴雨则提高了25%以上。大雨和暴雨1h TS评分的空间分布情况表明,组合因子高评分区域分布均最广,地面和雷达大雨量级的空间分布相当,雷达的暴雨TS评分在0.2以上空间分布范围较地面和卫星资料广,卫星的TS评分的空间分布显示其预报能力均最弱。