初始场水汽通量在一次登陆台风降水模拟中的作用

用三维变分同化方法,通过同化加密地面观测资料和X波段雷达观测资料,研究初始场陆地侧水汽通量对台风“狮子山”登陆期间降水模拟效果的影响.结果表明,同化加密地面资料能够明显改进初始场陆地侧大气边界层的热动力场,通过减弱海-陆热力对比及陆地向登陆台风的大气边界层东北的水汽通量,改善登陆台风外围雨带影响下的沿岸陆地-海洋两侧地区降水的模拟效果. X波段雷达资料通过增强初始场中雷达探测范围内的低层大气水汽通量改善登陆台风外围雨带降水的模拟效果.

风云二号卫星水汽波段在轨辐射定标新方法

将月球作为热发射波段定标参考源,在无需月表发射率和温度信息条件下,通过引入UDER参数,建立了不同热发射波段观测辐亮度间定量关系,并导出了新的波段间交叉定标方法.同时,利用FY-2E卫星多波段月球观测结果,以辐射精度较高的热红外波段为基准,在无星载全光路黑体情况下,初步实现了水汽波段在轨高精度辐射定标,且在200～220 K低温区间内的定标精度平均提高约3.5 K,并显著改善了云分类等定量产品的性能.

300～3000K水蒸气红外辐射谱带模型参数

水蒸气分子光谱数据在航天科学、大气科学、天体物理以及热能动力工程中有着广泛的应用。本文以最新的高分辨率高温燃气光谱数据库HITEMP为基础 ,通过合理的外推 ,计算得到 30 0～ 3 0 0 0K的温度范围内水蒸气谱带模型参数 :平均吸收系数、谱线密度、谱线半宽 ,建立了比 1973年NASA发布的数据更新、更详细的模型参数表。以本文的模型参数表为基础 ,采用统计谱带模型计算了各种光学路径下的发射光谱 ,其结果与实验值符合很好。

卫星水汽图像上两次暴雨过程的干、湿特征对比分析

2010年7月和2011年6月江南和华南地区出现了两次强降水过程,分别属于梅雨锋和季风槽暴雨过程。本文利用常规观测资料、NCAR/NCEP再分析资料和卫星水汽图像对比分析了这两次暴雨过程。分析结果表明:这两次暴雨过程的发生既有相似点,又有不同之处。水汽图像显示这两次暴雨过程中都有一条水汽带,暴雨云团均发生在水汽带中,并与低层850 hPa的θ_(se)≥350 K脊轴近于重合。江南暴雨过程中水汽带的北部边界与700 hPa的上升运动带、200 hPa的辐散带和负涡度带近于平行,强对流云团与低层上升运动中心和高层的辐散中心大致吻合;而华南暴雨过程中并无明显此特征。位涡的分析表明在华南暴雨中暗区对应对流层高层的高位涡带,水汽带对应低位涡带;而在江南暴雨中,高位涡带与暗区的对应没有华南暴雨明显。水汽图像上的干、湿特征的异同与环境场不同密切相关。

利用FY-3A近红外资料反演水汽总量

该文介绍了利用搭载在FY-3A卫星上的中分辨率光谱成像仪(MERSI)的近红外(NIR)通道反演大气水汽总量(PWV)的方法。根据预先建立的查找表,大气水汽总量可以通过水汽通道与窗区通道的卫星测值相比反演得到。对MERSI近红外水汽通道灵敏度进行估算,结果表明:处于吸收带两翼的905 nm和980 nm通道对不同水汽量的敏感性表现比较接近,对较大水汽含量最为敏感;当水汽较弱时,强吸收的940 nm通道非常敏感。基于这3个通道对水汽含量敏感性的不同表现,采用3个通道水汽总量的加权平均值作为PWV产品的最终反演值。文中设计了水汽总量业务算法反演流程,并基于FY-3A/MERSI最新观测资料进行晴空大气水汽总量的业务处理生成试验,顺利生成MERSI单轨道水汽总量产品及日拼图中国区域产品和全球产品,同时生成多天合成产品,产品反映出MERSI具有较好的近红外水汽探测能力。将卫星反演结果与探空数据进行初步比对检验,显示卫星反演值有20%～30%系统性偏低,需要进一步改进反演查找表。

长江三峡地区枯水期强降水过程的水汽图象

通过对１９９６年１１月４～６日长江三峡地区强降水过程的水汽图象、红外及可见光云图和常规气象资料的诊断分析，证实了在水汽图象上可以看到红外云图和可见光云图上看不到的信息，而这信息对强降水预报是重要的。

水蒸气有效带宽计算的宽带k分布模型

本文在计算吸收系数几率分布函数时引入普朗克函数加权,建立了一种新的宽带k分布模型.用该模型计算了水蒸气重要谱带的有效带宽.并与逐线计算、Edwards指数宽谱带模型和以前的一些宽带k分布模型作了比较.结果表明积分格式对结果影响不大.对2.7μm和1.87μm谱带,本文提出的宽带k分布模型和逐线计算结果吻合;对6.3μm谱带.最大相对误差大约为10%,比指数宽谱带模型和以前的宽带k分布模型更准确.

利用940nm卫星遥感数据反演大气水汽的方法比较与应用分析

基于940nm近红外水汽吸收带及两侧窗区通道探测大气水汽总量是自20世纪80年代兴起的卫星遥感大气水汽方法,这一方法主要利用差分吸收概念反演柱水汽总量。文章分析比较了不同反演算法各自特点和存在问题,同时针对我国不同的卫星数据进行了多次水汽反演试验,最好结果的误差为0.04g/cm2,这为FY-3气象卫星中分辨率光谱成像仪陆地大气可降水业务产品算法的开发打下了坚实基础。

L波段探空观测偏差分析及订正算法研究

为了探讨探空观测的水汽可降水量资料的可靠性,本文以GNSS/MET遥感的大气可降水量为参照标准,对广东汕头站2013年以及西藏那曲站2016年6月至2017年5月的两种可降水量观测结果进行对比分析和偏差订正。经过研究分析表明:两个站探空可降水量相比地基GNSS可降水量偏干,偏差分别为7. 4%和9. 8%。探空可降水量的偏差显示具有季节变化和日变化的特征,其中夏季偏差较明显,00时比12时明显。太阳辐射加热引起的地面气温的日变化和季节变化是造成偏差的重要原因。本文根据太阳辐射偏差订正经验公式,对两个站的探空可降水量进行偏差订正,订正后偏差明显减少。

水蒸气和CO_2混合气体辐射特性宽带k分布模型

针对水蒸气和二氧化碳混合气体辐射,建立了一种新的宽带k分布模型。从高温气体数据库HITEMP获取气体光谱辐射特性参数,用多项式拟合二氧化碳和水蒸气的吸收系数。用该模型计算不同温度与浓度下两无限大冷黑平板间充有N2-CO2-H2O混合气体时的壁面热流量,并与逐线计算、全光谱关联k分布模型和全光谱标定k分布模型的计算结果进行了比较。结果表明:该文提出的宽带k分布模型结果与逐线计算结果吻合较好,较全光谱关联k分布模型和全光谱标定k分布模型计算精度大大提高,且对于混合气体的处理相对简单。

气体宽带k分布模型及其在远程探测中的应用

计算高温气体辐射特性对尾喷焰的远程探测具有重要意义。引入普朗克函数加权求吸收系数k的几率分布函数,建立了一种新的计算气体辐射特性的宽带k分布模型。从高温气体数据库(HITEMP)读取吸收气体谱线特性参数,计算得到二氧化碳和水汽的k分布吸收系数。用多项式拟合了宽带k分布模型参数,混合气体的k分布吸收系数由单一气体k分布吸收系数直接相加得到。用该模型计算了某尾喷焰红外谱段和可见谱段的远程探测辐射强度,与逐线积分计算作了比较,结果表明:该宽带k分布模型和逐线计算结果的相对误差在7%以内,大大减少了气体辐射特性的计算时间。

基于高光谱遥感影像的水汽反演波段敏感性分析

基于EO-1 Hyperion高光谱遥感数据的特点,本文模拟了Hyperion遥感影像在940 nm和1 130 nm区域的水汽吸收特点,通过敏感性分析,选择第53、86波段作为940 nm区域的大气窗口波段,选择第92、109波段作为1 130 nm区域的大气窗口波段水气吸收波段,两个吸收区域分别对应第79、80、81和97、98、99吸收波段。

实际大气中水汽3.2μm带的吸收

根据实际大气中测量的3．2μm带水汽的吸收和实际测量的光程中的水汽含量，拟会出水汽3．2μm带的光学厚度随着众汽含量和温度变化的关系式，并与LOWTRAN7的水汽经验计算模式进行了比较，两者符合得较好．

静止气象卫星水汽图像的分析和应用(一)

长期多次人工增雨试验及探测证明，水汽条件是人工影响天气最主要的基础条件．利用近期开通的ＧＭＳ－５静止卫星６．７μｍ通道提供的水汽图像，并结合常规天气资料、卫星云图等，对黑龙江省１９９５年７月的３次暴雨过程进行了初步分析．发现在水汽图像上，３次暴雨对应３种不同的类型．并对其中７月２５～２７日具有明显水汽输送带的持续性暴雨作了综合分析．该水汽图像给出了这次典型气旋发展阶段暖区水汽输送带的清晰直观图像，得到了水汽输送带的宽度和长度数据，并分析了它的温湿结构，估算了暖锋段降水的降水效率．另外，分析了云物理特征及人工增雨条件，为水汽图像在人工影响天气中的应用提供了一种可能性．

快速消除水汽峰的远红外光谱测量方法

空气中的水汽在远红外区(特别是400 cm-1以下)有强吸收,因此水汽峰的存在严重干扰远红外光谱的质量。该文利用湿度补偿原理除去水汽峰的干扰。在光谱采集过程中,观察水汽吸收带的大小和方向,在采集光谱的同时向光谱仪样品室通入干燥空气或潮湿空气来实时调节光谱仪样品室的相对湿度,使水汽的吸收峰随着扫描次数的增加而变小,最后获得无水汽吸收峰干扰的远红外光谱。实验结果表明,湿度补偿法可以彻底消除水汽吸收峰的干扰,并且具有快速和经济的特点。

利用MODIS近红外数据反演大气水汽含量研究

大气水汽含量（precipitable water vapor,PWV）对遥感定量化及生态环境方面研究具有重要意义。针对传统水汽探测方法存在的问题,提出一种基于多通道表观反射率的ICIBR（improved continuum interpolated band ratio）水汽遥感反演方法。该方法结合MODIS数据第17,18和19三个近红外通道的水汽吸收特点,利用MODTRAN模型模拟大气含水量与三个通道ICIBR之间的关系,构建了适用于MODIS数据的ICIBR大气水汽含量定量反演模型。基于提出的ICIBR水汽反演方法,选择北美洲南部典型干旱、半干旱区德克萨斯州、俄克拉荷马州等地区为研究区,使用不同时间的四期MODIS 1B数据进行水汽反演实验。同时,选择SuomiNet提供的GPS水汽地基观测数据对反演结果进行精度验证以及MODIS大气水汽产品（MOD05）进行对比评价。验证和对比结果表明：该算法水汽反演结果与GPS水汽实测数据具有较高的一致性（r=0.967）,均方根误差为0.276 cm,有71.08%的观测点对满足水汽反演误差精度（EE～±0.05＋0.15PWV（gps））要求,同时与MOD05大气水汽产品相比,该方法在反演精度和准确估计方面有了较大提高,能够有效降低61%的水汽反演高估现象。该方法较传统算法更为简易、实用,具有较高的整体水汽反演精度。

相关k分布法在水汽强吸收带计算中的应用

为了快速计算水汽强吸收带光学透过率,采用相关k分布的方法,对它们在计算水汽强吸收带大气透过率中的应用进行了理论分析和实验验证,设计并开发了相应的计算程序,分别用6种大气模式进行检验,取得了较好的实验数据。并对相关k分布法中求积网格点的选取、非均匀大气吸收系数的插值作了讨论。结果表明,相关k分布法用于宽带强吸收大气透过率计算具有精度高、速度快的优点。这一结果对于将相关k分布法快速高效地用于实际应用是有帮助的。

大气同步校正仪卷云识别波段稳定性测试方法

大气同步校正仪(Synchronous Monitoring Atmospheric Corrector, SMAC)是高分辨率多模综合成像卫星的业务载荷之一,为卫星主相机提供时空一致的大气观测数据,实现基于辐射传输模型的高分辨率遥感图像大气校正。SMAC设置了专用于卷云识别的水汽强吸收波段,该波段特点使其稳定性测试极易受到实验室水汽波动影响,难以真实反映该波段性能。采用水汽波动控制、探测器同步监测等措施抑制水汽波动对测试数据的影响,结果显示采取措施后SMAC的稳定性误差由4.08%降低至0.23%,表明SMAC卷云识别波段稳定性测试方法合理有效,能够体现产品自身稳定性能,对后续同类产品的稳定性测试具有重要的参考价值。

基于MAX-DOAS测定大气紫外波段水汽的吸收及其对DOAS反演影响的评估

大气水汽的吸收强度从微波区域到可见蓝光区域逐渐降低,然而在紫外波段的吸收却经常被人忽略。多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动光学遥感技术,可以同时反演气溶胶、多种痕量气体(如NO_(2),SO_(2),HCHO,HONO等)以及水汽,常用于区域大气立体分布及输送监测,具有成本低、时间分辨率高、稳定、可实时监测等特点。水汽是一种重要的温室气体,在紫外波段反演一些痕量气体时水汽的吸收经常不被考虑,可能对紫外波段痕量气体的反演造成影响,从而产生系统误差。介绍了基于MAX-DOAS对紫外波段大气水汽的反演,于2020年6月1日—9月24日在西安乾县进行观测,通过选取最优反演波段,并将反演结果与可见蓝光波段的水汽进行对比,证实了紫外波段存在水汽吸收,评估了紫外水汽的吸收对同波段痕量气体反演的影响。首先,根据不同拟合波段反演的水汽均方根误差(RMS)以及水汽和O_(4)的吸收截面情况,选取紫外和可见蓝光波段水汽的最优反演波段分别为351~370和434~455 nm。其次,通过DOAS拟合得到紫外和可见蓝光波段O_(4)和H_(2)O的对流层差分斜柱浓度(DSCD),分别将紫外和可见波段的O_(4)DSCD和H_(2)O DSCD做相关性分析,两个波段O_(4)DSCD的相关系数r=0.85,H_(2)O DSCD的相关系数r=0.80。为消除不同波段的辐射传输差异,将同波段的H_(2)O DSCD和O_(4) DSCD作比值,两个波段H_(2)O DSCD/ODSCD的相关系数r=0.89。紫外和可见蓝光波段H_(2)O DSCD/O_(4) DSCD的高相关系数表明,即使在相对沿海城市水汽浓度较低的西安市,在363 nm附近的紫外波段同样存在水汽吸收,这将会对采用DOAS技术在紫外波段反演其他痕量气体造成影响。最后,分别对可能受紫外波段水汽吸收影响的气体(O_(4),HONO和HCHO)进行DOAS反演误差评估,紫外波段水汽的吸收将使O_(4) DSCD,HONO DSCD以及HCHO DSCD在DOAS拟合过程中增加,分别对应于+1.16%,+8.55%和+9.04%的变化。

家具板材封边耐水蒸气性能影响因素研究

探讨了热熔胶种类、涂胶温度、封边压力、封边高度等因素对浸渍胶膜纸饰面刨花板PVC封边耐水蒸气性能的影响。结果表明,这些因子对封边质量影响显著。使用PVC封边带封边时,推荐涂胶温度200~210℃、压力0.4~0.6 MPa,封边带高度略高于板件侧边。