TRMM卫星的闪电观测资料在中尺度数值模式中的Nudging同化应用研究

在以往研究的基础上,本文提出一种利用TRMM卫星闪电观测资料改善中尺度数值模式水物质初始场的Nudging同化技术,这是把物理初始化方法与Nudging同化方法相结合的一种技术。根据TRMM卫星闪电观测水平分布,对水汽和云凝结物进行Nudging同化,对积云对流参数化方案进行调整,改变模式初始水汽和云凝结物场的含量,以达到提高中尺度数值模式初始场质量的目的。本文把这种Nudging同化技术应用于一次短时降水过程的中尺度数值模拟,结果分析表明,这种Nudging同化技术有利于增加模式初始场中水汽和云凝结物含量,特别是水汽和云水的含量,实现水汽和云凝结物的合理空间分布,改善中尺度数值模式短时降水和云凝结物的预报效果,这在一定程度上验证了该Nudging同化技术的可行性。

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。

用TRMM卫星微波成像仪资料遥感地面洪涝的研究

文中阐述了用热带降雨测量卫星 (TRMM )微波成像仪 (TMI)监测地面洪涝灾害的能力 ,并利用动态聚类、土壤湿度指数、极化亮温差指数、极化亮温比指数等 4种基于TMI亮温资料的方法遥感了 1998年夏季中国江淮流域的洪涝灾害。通过与机载雷达图像、星载雷达图像以及基于地面日降雨量资料的Z 指数方法确定的地面洪涝情况的对比 ,结果表明用TMI亮温资料监测地面洪涝灾害是可行的 。

TRMM卫星资料对陕西及周边地区夏季降水的探测

采用2002～2006年夏季6～8月热带降水测量（TRMM）卫星3841RT类数据资料，以发生在陕西及周边地区的连阴雨、暴雨和日降水量序列事件为例，通过比较TRMM卫星降水资料与地面气象站观测资料的差异，分析了TRMM卫星对陕西及其周边地区夏季降水过程的探测能力。结果说明TRMM卫星反映的陕西及周边地区夏季降水量值偏小，但探测结果能够大致表现陕西关中和陕南及同纬度周边地区夏季降水量的基本特征，对陕西北部地区夏季降水量的探测能力较差。

青藏高原地区的总云量——地面观测、卫星反演和同化资料的对比分析

了解云的气候学特征 ,对于深入研究气候变化问题有重要意义 ,而良好的资料质量是其前提和保障。为了充分了解地面观测总云量、卫星反演总云量和资料同化总云量这三种资料在青藏高原地区的共性和差异 ,本文利用 1984— 1990年的青藏高原地面测站的总云量资料、国际卫星云气候学计划中的ISCCP C2总云量资料和NCEP NCAR再分析总云量资料 ,对比分析了三者在青藏高原地区的时空分布关系。分析结果表明 :ISCCP C2总云量与地面观测总云量有较好的相关关系 ,它们在青藏高原地区的空间分布形势相似、年变化和年际变化趋势大致相同 ,在量值上的差异主要源于探测手段的不同 ;NCEP NCAR再分析总云量在青藏高原地区有其固有的缺陷 ,除夏季之外在高原中部地区始终有一个异常的强高值中心 ,由此导致其对时空分布特征和量值的描述与ISCCP C2和地面观测值相差较大 ,因此在有关青藏高原的研究中不宜直接或单独使用NCEP NCAR再分析总云量资料。

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。

TRMM卫星和全球降雨观测计划GPM及其应用

全球变暖和气候变化影响全球水循环,从而导致异常天气,如频繁的大雨和干旱。热带降雨观测卫星TRMM和全球降雨观测计划GPM是进行全球尺度的降雨观测的国际卫星观测计划,对全球变化研究具有很大作用。首先介绍了热带降雨观测卫星TRMM的概况及其5个有效载荷,即降雨雷达、可见/红外扫描仪、微波成像仪、云和地球辐射能量探测器以及闪电成像仪;接着介绍了即将于2007年发射的全球降雨观测计划GPM;最后介绍了TRMM卫星的应用。

依巴谷卫星的天文观测及资料处理方法

本文主要描述依巴谷卫星的光学观测原理,资料处理方法。

气象卫星观测资料全球交换的基础——FM94 BUFR码原理及实现

针对风云二号(02)批应用系统项目建设中气象卫星观测资料全球交换的需求,介绍了FM94 BUFR码的压缩原理、BUFR编码软件的信息结构和软件结构,并以风云二号C星云导风产品BUFR编码为例,给出了报文段3的详细内容和段4的数据宽度。编码结果表明BUFR编码有较高的数据压缩率,非常适合数据传输。

执行“使用卫星资料和地面观测资料合作开展北极和第3极的观测”（JWG5．5）中芬合作项目总结

1概况 为推进中国气象局与芬兰气象局气象科技合作项目“使用卫星资料和地面观测资料合作开展北极和第3极的观测”（JWG5．5），国家卫星气象中心（NSMC）卫星气象研究所郑照军副研究员于2014年6月8—18日赴芬兰短期访问并开展合作交流。

基于SNO定标方法的可用于气候变化研究的卫星大气温度观测资料

日益增加的大量观测和分析研究结果表明：地球正在变暖并伴随气候系统的其它变化。但是地球变暖的幅度以及温度变化区域分布却依然不太确定，尤其是对大气的温度变化更是充满了争议。其中，资料的不确定性可能是影响地球气候变暖研究的主要原因之一。这主要是因为传统的大气观测站网比较稀疏，不同国家使用的观测仪器的差别以及城市热岛效应等其它方面的因素。因此，卫星遥感资料便成为大气温度变化观测及研究的主要依据，特别是美国NOAA 30年业务卫星所提供的微波探测资料。

卫星专用传感器微波成像仪/探测仪(SSMIS)观测资料在天气和气候研究中的应用(英文)

2003年10月18日,美国国防气象卫星计划成功发射搭载了专用传感器微波成像仪/探测仪的F-16卫星。然而由于天线自身热辐射和校准暖黑体的不稳定,第一个专用传感器微波成像仪/探测仪出现了一些重要的异常观测。美国海军实验室与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)分别开发了两种算法来订正这些异常值。剔除了定标异常值后,专用传感器微波成像仪/探测仪资料目前在探空数据产品反演和资料同化中发挥了更加显著的作用。NOAA利用专用传感器微波成像仪已有算法生成了专用传感器微波成像仪/探测仪成像仪产品。此外,一些新开发的算法可以从专用传感器微波成像仪/探测仪资料中提取出云和降水的信息。在云冰云水的反演算法中,亮温是与云冰云水路径和粒子的平均直径相关的。利用一维变分反演系统,同时反演出了多数大气和地表条件下的大气温度、湿度以及水凝物的垂直廓线。在各种天气形势下,由专用传感器微波成像仪/探测仪资料反演得到的温度和湿度廓线的均方根误差通常分别小于2K和15%。为了同化专用传感器微波成像仪/探测仪资料,还发展了新的质量控制和偏差订正方法。在NOAA的全球预报系统中同化了专用传感器微波成像仪/探测仪资料后,对提高全球中期数值预报水平产生了中性和较小的正效果。

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。

TRMMPR雷达与阜阳雷达降水资料的对比研究

选取了 1998年与 1999年HUBEX观测资料 ,将TRMM卫星上的星载降雨雷达PR与阜阳的 713数字化天气雷达资料在以下 3个方面做了比较 :(1)强度场的分布 ;(2 )平均反射率廓线 ;(3)灵敏度。分析、比较结果可知阜阳雷达在探测灵敏度和水平方向的分辨率要高于PR ,但由于波束宽度、衰减和资料转化过程计算误差的原因 ,其远距离处的观测值与真实值有一定偏差。PR波长短 ,对衰减敏感 ,尤其是在垂直方向上经过强衰减后 ,订正值仍偏小。但由于探测方式的不同PR在水平方向上不存在衰减的问题 ,且其资料分布均匀 ,因此提出一种用PR资料来订正地基雷达资料的方法用以提高地基雷达探测的精确度。

长江三角洲城市带降水特征的卫星资料分析

利用TRMM卫星降水资料,结合MODIS卫星反演下垫面类型资料、USGS地形资料、NCEP再分析资料,对长江三角洲地区的降水分布特征进行了分析。结果表明:(1)长江三角洲城市群所在区域与邻近平原地区相比有明显的降水增幅,表明城市化很可能是该区域降水增加的一个重要因子;(2)太湖地区存在着明显的降水低值中心,表明大型水体下垫面对其上空降水的减弱作用较显著;(3)长江三角洲城市群所处区域的降水增幅具有明显的季节性差异,夏季降水增幅明显高于其他季节;(4)长江三角洲城市群对降水的影响与背景风场特征密切相关,夏季降水高值中心在城市群下风方向,上海市表现最为突出,降水高值中心距上海市中心下风方向约60～70km;(5)长江三角洲城市群所在区域与邻近周边区域相比,降水的时次无明显变化,其强度有明显加强。

北斗二代卫星导航系统在海洋资料浮标监控与管理中的应用

为有效地实现大规模、多类型海洋资料浮标的运行监控与管理,依托北斗二代卫星导航系统的定位和短信通信功能,分别实现浮标位置定位和数据传送,将北斗定位与GPS定位相结合以弥补位置数据丢失、错误等问题。通过数据分包技术克服北斗通讯数据长度的限制,并设计了数据包缓冲接收和数据包动态拼接的方法,有效地实现大规模的浮标数据接收处理。实验结果表明,该方式定位精度高、通讯稳定性好、数据接收率高,能有效满足海洋资料浮标用户对于浮标的管理需求。

CHAMP观测资料的振幅反演初步结果

在几何光学和薄相位屏的假设下,给出GPS／LEO无线电掩星反演地球大气技 术中振幅反演的计算方法.从产生接收信号振幅变化的机制出发,提出产生信号振幅变化 的几何衰减和物理衰减两个不同的源.利用CHAMP卫星观测资料的个例,用观测信噪 比序列进行了大气弯曲角、大气折射率、压力、温度剖面的反演;并与相位反演结果进行 比较和讨论.

JICA综合观测与卫星数据在高原地区三维云和水汽场构建中的应用

了解青藏高原(下称高原)云和水汽的时空变化,尤其是三维空间分布和变化,对于进一步认识高原复杂的气候系统以及对高原下游乃至全球气候诊断和模拟均具有重要意义。借助美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发展的局地分析和预报系统(LAPS),通过将日本国际协力机构(JICA)高原大气科学试验获取的地面、探空和全球定位系统(GPS)水汽综合观测数据以及中国FY-2C静止气象卫星数据进行融合分析,构建了高原地区高分辨率的三维云场和水汽场,为高原云、水汽及高原气候的研究提供了数据基础。通过分析JICA综合观测数据和卫星数据在三维云场和水汽场构建中所起的作用,得到高原综合观测数据对构造大气底部客观云量场起主要作用,卫星资料为大气高层云量分布的信息获取做主要贡献。通过将融合获得的云量空间分布与卫星云图实况进行对比,证明了在高原三维云量场构建中,高原综合地面观测数据和卫星资料均非常重要。另外,将JICA高原观测GPS总水汽数据融合进入LAPS水汽分析模块,并将融合GPS总水汽数据前后获得的三维水汽场进行了对比,表明高原综合观测GPS总水汽数据对构建高原三维水汽场产生了修正作用。