940nm水汽通道反射率计算试验

利用近红外波段大气与辐射的相互作用解决用红外波段不容易遥测低层水汽的问题。选用 940nm水汽弱吸收带进行通道反射率计算试验 ,分析其对不同环境参数的敏感性。结果表明 ,940nm附近通道的辐射信号携带了整层大气水汽信息 ,有可能用来获取大气水汽总量。

用FY-1C两个近红外太阳反射光通道的观测数据反演水汽总含量

FY 1C极轨气象卫星扫描辐射仪第 1 0通道的观测波长为 0 .90～ 0 .965 μm ,位于弱水汽吸收区 ,邻近的第 2通道观测波长为 0 .84～ 0 .89μm ,位于大气窗区。该文根据R .Frouin提出的算法 ,用FY 1C资料实现了近红外水汽吸收区和窗区两个通道联合反演水汽总含量。所用的反演关系式为r =exp(B -A m)。其中 ,水汽吸收区与窗区两个通道的反射率之比r可以从卫星测值中求出 ;在探空站所在的地方 ,沿光路的水汽总含量m为己知量 ,可以用统计方法求出系数A和B ;在没有探空站的地方 ,可以根据系数A和B ,用反演关系式求m。影响系数A的因素主要是大气的温、压、湿廓线和仪器的通道响应函数 ,影响系数B的因素是地表反射率。由于这些对反演关系式中的系数取值有影响的因素随时间和地点有变化 ,对不同地区和时段的探空站分别进行统计 ,得到不同的系数进行反演 ,取得了较好的效果。另外 ,还用质量控制手段控制了定位误差可能带来的影响。独立样本真实性检验表明 ,反演值和探空测值之间的偏差约为 1 5 %～ 2 0 % ,相关系数在 90 %以上。

夏季不同源地水汽对我国西北区降水影响的数值模拟(Ⅱ)：减、增各源区水汽的敏感性试验结果

为进一步检验东南沿海、孟加拉湾、青藏高原、西风带等4个水汽源区对我国西北区夏季降水影响的相对重要性,本文利用MM5模式,以1979年7月为模拟对象,以NCEP再分析值作初、侧边界条件,继本文上篇作了该模式对该月的模拟性能检验后,又分别作了检验减、增各源区水汽影响的11个敏感性试验。下篇的结果表明:(1)夏季,东南沿海源区减(增)水汽后,主要通过西伸的西太副高西南侧的东南风和西侧的偏南风气流的"干(湿)平流"输送,第2天将直接影响西北区东部;继之,若遇河西走廊低层较强偏东风,前述"干(湿)平流"还可再继续影响河西及南疆降水的减(增)。即东南沿海是影响西北区的主要水汽源区。(2)孟湾源区水汽的减(增)变化常经北路和东路共同影响西北区的降水。它主要影响青海及河西走廊中、东部的降水,也间接地影响西北区东部及南疆的降水。(3)高原(特别是西风带)源区因本身水汽少,它们的影响要小些。高原源区主要影响青海及河西中、东部的降水,也部分影响西北区东部和南疆的降水;而西风带区主要影响北疆及南疆的降水。(4)作西北区夏季降水预报时,要关注其上游孟湾,特别是东南沿海源区水汽、沿途天气系统及低空急流的变化。

地形和水汽对“7.13”陕西暴雨影响的数值试验

应用WRF V3.5中尺度模式,对陕西省2013年7月12~13日的一次暴雨过程进行数值模拟,并设计了降低地形和减少水汽含量2个敏感性试验,探讨了地形和水汽对本次暴雨过程的影响。结果表明:(1)模式能较好地模拟出本次暴雨天气过程,反映出了主要雨带的形状,但模拟的降水量存在偏差,其可能原因是初始场不能合理反映大气实况;(2)嵌套区域d02的地形高度降低至原始高度的1/3后,107°E^109°E范围的散度垂直剖面呈辐合—辐散的双重结构,暴雨区上空中低层假相当位温梯度变大,垂直上升运动增强,进而改变了降水的强度和范围;(3)将初始场中暴雨区南面的水汽含量减少20%后,水汽通量散度极值中心值减少1/3,进而导致模拟区域的雨量减少了58%,表明偏南水汽的输送对本次暴雨雨量有显著增幅作用,暴雨过程中水汽聚集程度是判断暴雨过程雨量大小的关键因素之一。

不同水汽源地对夏季青藏高原降水过程影响的模拟研究

基于对青藏高原夏季水汽来源主要为阿拉伯海、孟加拉湾和南海三地的认知,开展了不同水汽源地对青藏高原夏季东部型和西部型降水影响的模拟研究。利用常规观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料以及中尺度数值模式WRF对2016年6月28日至7月2日(东部型)和2018年7月19-23日(西部型)青藏高原上两次强降水过程进行了不同水汽源地水汽含量减少的数值模拟试验,通过将阿拉伯海、孟加拉湾和南海三地的相对湿度分别由地面至100 hPa依次减少70%、60%、50%、40%、30%三组敏感性试验和控制性试验的对比,从环流场、水汽输送及降水变化等角度深入探讨不同水汽源地水汽含量的减少对高原夏季降水的影响,得到以下主要结论:(1)三个水汽源地水汽含量的减少对青藏高原夏季降水有影响且影响程度不同,其中减少孟加拉湾上空水汽,使2016年(东部型)和2018年(西部型)青藏高原夏季降水量相较于控制性试验显著下降约10%,而减少南海上空水汽对两次高原夏季降水过程影响极小。减少阿拉伯海上空水汽对高原西部型降水起促进作用,降水量相对于控制性试验增加约10%;对高原东部型降水抑制作用,使得降水量相较于控制性试验减少约5%。(2)改变孟加拉湾水汽源地的水汽条件对高原降水影响最明显,可能的原因是减少孟加拉湾上空水汽条件,使得高原南侧的低值系统有所减弱,高原上偏南风减弱,水汽输送较弱,致使高原上的降水减少。(3)在模拟初期控制性试验和三个敏感性试验的高原地区水汽收支差异不明显,但随着模拟时间的增加(约48 h后),青藏高原地区水汽收支存在明显差异,且水汽收支情况与日降水量存在明显的相关关系。

基于Hyperion影像的高光谱水汽含量反演的算法比较研究

基于高光谱遥感图像数据的大气参数反演和一体化辐射校正具有重要研究意义和应用价值。首先,通过6S模型辐射传输计算分析了EO-1/Hyperion遥感影像在940和1 130nm附近水汽吸收区域的光谱吸收特点。其次,采用两通道比值法和三通道比值法,比较了不同波段组合的大气含水量高光谱遥感反演精度并进行了敏感性分析,模拟实验结果表明采用三波段比值算法的相关系数和均方根误差均优于对应的两波段算法。最后,利用张掖地区2008年3景EO-1Hyperion高光谱遥感影像,反演了大气含水量,并与地基CE-318太阳分光光度计测量数据进行对比验证,结果表明:1 124nm水汽吸收通道反演精度优于940nm,两通道和三通道比值法的均方根误差分别为0.369和0.128g/cm2,三通道比值方法优于两通道比值方法,与地面观测结果一致。