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地基微波辐射计反演温/湿度廓线的BP神经网络训练方案对比

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兰州大学学报（自然科学版） 2019年第5期55卷 587-596页

作者：樊旭吴肖燕曲宗希张北斗张文煜兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000 中国气象科学研究院云雾物理环境重点实验室北京100081

为提高地基微波辐射计反演大气温/湿度廓线的精度,提出了一种直接利用高垂直分辨率探空资料与地基微波辐射计观测亮温训练反演温/湿度廓线BP神经网络方案.基于地基微波辐射计的观测特点,提出了一种基于微波辐射计地面观测资料和探空资... 详细信息

为提高地基微波辐射计反演大气温/湿度廓线的精度,提出了一种直接利用高垂直分辨率探空资料与地基微波辐射计观测亮温训练反演温/湿度廓线BP神经网络方案.基于地基微波辐射计的观测特点,提出了一种基于微波辐射计地面观测资料和探空资料的观测亮温综合质量控制方案,利用质量控制后的观测亮温训练BP神经网络(OBS-BP),并与基于MonoRTM辐射传输模式模拟亮温训练BP神经网络(SIM-BP)的方法进行了对比.结果表明,OBS-BP反演温度廓线的均方根误差随高度逐渐增大,范围为0.62~2.81 K,偏差范围为-0.67~0.43 K,相关系数随高度的升高逐渐减小,变化范围为0.92~0.99;相对湿度廓线的均方根误差在0~4.75 km随高度升高而增大,在4.75 km以上随高度升高而减小,范围为8.21%~24.37%,偏差范围为-3.87%~4.54%,相关系数随高度升高逐渐减小,变化范围为0.13~0.94.将OBS-BP和SIM-BP反演高时间频次的温/湿度廓线的效果进行了对比,得出OBS-BP的反演结果能更好地反映对流层内大气温/湿度演变过程,相对于利用SIM-BP的反演结果,OBS-BP反演温/湿廓线在各个高度层上均优于SIM-BP,与探空资料具有更好的一致性,更适用于实际观测中地基微波辐射计温/湿度廓线的反演.

关键词：地基微波辐射计 BP神经网络质量控制温/湿廓线反演

地基微波辐射计的亮温观测与模拟数据的一致性分析和云检测

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遥感技术与应用 2018年第1期33卷 68-77页

作者：马丽娜李青姜苏麟雷连发李东帅王振会南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 西安电子工程研究所陕西西安710000 南京信息工程大学地球系统模拟中心江苏南京210044

为了利用辐射计观测数据"晴空样本"判断辐射计各通道的工作状态,并找出各通道的订正关系、进一步研究"云天样本",针对在广州市从化区进行观测试验的一台微波辐射计的亮温观测数据(TBM)和相应地点的NCEP大气层结资料,通过辐射传输方程计... 详细信息

为了利用辐射计观测数据"晴空样本"判断辐射计各通道的工作状态,并找出各通道的订正关系、进一步研究"云天样本",针对在广州市从化区进行观测试验的一台微波辐射计的亮温观测数据(TBM)和相应地点的NCEP大气层结资料,通过辐射传输方程计算得到模拟数据(TBC)并进行全样本一致性对比,根据多通道亮温差值阈值法识别出"晴空样本"与"云天样本"(以及少量歧义数据)。对"晴空"样本进行回归分析,判断该辐射计的工作状态、建立TBM-TBC订正关系,并应用于"全样本"观测数据进行线性订正。根据辐射计云底高度数据与订正后的亮温差值的时间序列对比,证明了多通道亮温差值阈值法识别晴空效果较好。经过订正后的"晴空样本"可直接用于后续的大气温湿度反演流程,而识别出的"云天样本"(含雨天)为后续云参数反演及亮温数据的云影响订正并进入下一步的大气温湿度反演流程打下了基础。

关键词：地基微波辐射计回归分析线性订正

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地基微波辐射计探测资料质量控制方法

应用气象学报 2017年第2期28卷 209-217页

作者：傅新姝谈建国上海市气象科学研究所上海200030 上海市气象与健康重点实验室(上海市气象局) 上海200030

微波辐射计具有24 h不间断工作、时间分辨率高等优点,是常规探空的有益补充。天线罩上的积水、无线电干扰等会导致微波辐射计探测数据出现错误。因此,开展质量控制是合理使用微波辐射计探测资料的基础。该文利用上海宝山站历史探空资料... 详细信息

微波辐射计具有24 h不间断工作、时间分辨率高等优点,是常规探空的有益补充。天线罩上的积水、无线电干扰等会导致微波辐射计探测数据出现错误。因此,开展质量控制是合理使用微波辐射计探测资料的基础。该文利用上海宝山站历史探空资料和世博园站MP-3000A型地基微波辐射计温湿度数据,设计了极值、时间一致性、空间一致性检查等适用于微波辐射计探测资料的质量控制方法,针对2012年1月—2013年12月降水、有云(有云无降水)、晴空等不同天气条件下得到的微波辐射计探测资料分别开展质量控制,并对质量控制效果进行定量分析。结果表明:上述方法能有效查找温(湿)度超过极值、温(湿)度突变、温度层际变化大等各类疑误廓线,疑误廓线类型和频数与天气条件有关,其中降水天气的各类疑误廓线频数远远高于无降水天气(有云和晴空)。去除疑误廓线后,与同期探空资料的相关系数增加,均方根误差减小。

关键词：地基微波辐射计质量控制大气温度廓线水汽密度廓线

地基微波辐射计资料在对流云降水前的变化特征初探

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高原气象 2018年第6期37卷 1578-1589页

作者：张秋晨王俊李雪山东省人民政府人工影响天气办公室山东济南250031 济南市章丘区气象局山东济南250200

基于RPG-HATRPO-G3 14通道地基微波辐射计观测的大气亮温和反演的不稳定性指数K指数(KI)、抬升指数(LI)、沙瓦特指数(SI)、总指数(TTI)和对流有效位能(CAPE)产品,分析其在2015-2016年9次对流云降水前的变化特征,并与非降水日中的变化进... 详细信息

基于RPG-HATRPO-G3 14通道地基微波辐射计观测的大气亮温和反演的不稳定性指数K指数(KI)、抬升指数(LI)、沙瓦特指数(SI)、总指数(TTI)和对流有效位能(CAPE)产品,分析其在2015-2016年9次对流云降水前的变化特征,并与非降水日中的变化进行对比。结果表明,非降水日四季22 GHz亮温、58 GHz亮温及大气不稳定度指数均存在一定的日变化,且22 GHz亮温的日变化较明显;5种不稳定性指数夏、秋季的日变化差略大于冬、春季。9次对流云降水开始前2 h,22 GHz亮温在降水开始前34 min出现持续上升,早于58 GHz亮温出现持续下降的时间,且变化更为剧烈,其数值、变化值均大于四季非降水日均值、日变化差,对对流云降水的开始指示性较好;对流云降水开始前40 min左右,出现KI和TTI数值持续上升、LI和SI持续下降的现象,均早于CAPE出现持续上升的时间,这对于对流性降水的发生有指示意义; 5种指数的数值大小可以为对流云降水开始阈值的建立提供参考。在临近降水的-10～0 min(负值表示降水开始前时刻),22 GHz亮温、KI、SI和CAPE出现时间变化率大值的比例比其他时段高,但22 GHz亮温同时出现负变化率大值的比例也比其他时段高; KI和SI时间变化率大值的比例比CAPE高,综合考虑二者在对流云降水前的平均值出现持续变化的时间较早,KI和SI对对流云降水的指示意义较好。

关键词：地基微波辐射计大气亮温对流云降水大气不稳定度指数

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地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究

热带气象学报 2023年第4期39卷 497-506页

作者：姜苏麟王振会刘超雷连发潘赟李青张义军吕伟涛陈绍东卢建平南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶-云-降水重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京气象科技创新研究院江苏南京210041 西安电子工程研究所陕西西安710100 复旦大学大气与海洋科学系上海210000 中国气象局气象科学研究院北京100000 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510641

为了深入研究雷电产生的微波热辐射特征,从2016年初夏开始利用地基微波辐射计在中国气象局雷电野外科学实验基地开展了连续4年的观测实验,根据雷电热效应的特征,制定了观测方案,并为地基微波辐射计设置了“引雷观测模式”。结果表明,地... 详细信息

为了深入研究雷电产生的微波热辐射特征,从2016年初夏开始利用地基微波辐射计在中国气象局雷电野外科学实验基地开展了连续4年的观测实验,根据雷电热效应的特征,制定了观测方案,并为地基微波辐射计设置了“引雷观测模式”。结果表明,地基微波辐射计具有对雷电热效应产生响应的能力。2017—2019年,辐射计一共成功捕获了30次人工触发闪电,观测效率逐年增长,平均为71.4%;微波亮温脉冲幅度的最大值约125K。结合其中28次触发事件的雷电流数据,分析了亮温脉冲幅度和雷电流积分量之间的相关性,并发现了最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在指数关系。根据亮温观测数据估算了雷电热效应的持续时间,平均约0.5 s,其中25次触发事件的雷电流热效应持续时间与雷电流持续时间变化较为一致,相关系数约0.73。

关键词：地基微波辐射计人工触发闪电雷电热效应亮温脉冲雷电流积分量

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地基微波辐射计反演水汽密度廓线精度分析

气象科技 2016年第5期44卷 702-709,721页

作者：侯叶叶刘红燕鲍艳松南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局北京城市气象研究所北京100089

以探空水汽廓线为标准,对00:00UTC、12:00UTC北京南郊(39.93°E,116.28°N)观测站的微波辐射计水汽廓线与WRF(Weather Research&Forecasting Model)模拟的水汽廓线进行精度分析。结果表明,整体上WRF水汽密度接近探空,但在近地面处微波... 详细信息

以探空水汽廓线为标准,对00:00UTC、12:00UTC北京南郊(39.93°E,116.28°N)观测站的微波辐射计水汽廓线与WRF(Weather Research&Forecasting Model)模拟的水汽廓线进行精度分析。结果表明,整体上WRF水汽密度接近探空,但在近地面处微波辐射计的更接近探空;水汽密度偏差在夏季较大冬季较小;微波辐射计的水汽密度在3km左右偏大,根据北京地区历史天气记录中有中云的天气较多的信息,推测可能是由于云对微波辐射计反演有影响。06:00UTC和18:00UTC以WRF水汽廓线为参考对微波辐射计的水汽廓线进行精度分析,得到的结果与00:00UTC和12:00UTC的类似。

关键词：地基微波辐射计探空资料 WRF模式水汽廓线

地基微波辐射计亮温观测数据的综合质量控制与效果分析

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气象科学 2015年第5期35卷 621-628页

作者：朱雅毓王振会楚艳丽王云李青南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 中国气象局北京城市气象研究所北京100089

针对北京一地基微波辐射计,研究其Level-1级数据的质量控制方案,提出极值检查、时间一致性检查、辐射传输计算检查和多通道亮温交叉检查。并用实际亮温观测数据进行质量控制实验,分析其应用效果。研究结果表明了提出的综合质量控制方案... 详细信息

针对北京一地基微波辐射计,研究其Level-1级数据的质量控制方案,提出极值检查、时间一致性检查、辐射传输计算检查和多通道亮温交叉检查。并用实际亮温观测数据进行质量控制实验,分析其应用效果。研究结果表明了提出的综合质量控制方案的可行性,为本资料的后续应用提供选择依据。

关键词：大气遥感地基微波辐射计亮温质量控制

地基微波辐射计观测资料在一次雷电潜势预报中的应用分析

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热带气象学报 2018年第2期34卷 268-278页

作者：苟阿宁韩芳蓉张文刚刘希文牛奔武汉中心气象台湖北武汉430074 中国气象局武汉暴雨研究所湖北武汉430074

在利用对流参数建立湖北省雷电潜势预报的基础上,重点研究地基微波辐射计资料在改进雷电潜势预报中的应用价值,继而修正对流参数及其阈值区间,由此建立一种可通过后续参数订正实现的雷电短期潜势预报方法。首先对2013年4月29日一次西南... 详细信息

在利用对流参数建立湖北省雷电潜势预报的基础上,重点研究地基微波辐射计资料在改进雷电潜势预报中的应用价值,继而修正对流参数及其阈值区间,由此建立一种可通过后续参数订正实现的雷电短期潜势预报方法。首先对2013年4月29日一次西南涡东移造成的雷电过程中地基微波辐射计资料的可靠性进行了分析,继而通过比较基于单一数值模式和微波辐射计资料计算的不稳定参数与雷电活动的相关性后发现,85%以上的雷电样本活跃在K指数≥33℃、T850-500≥23℃、A指数≥10℃和ΔTd850≤3℃等指数范围内,而微波辐射计资料计算的6个不稳定指数显示,与雷电密集区对应的指数中,和雷电相关性较高的K指数、T850-500、A指数分别为35℃、25℃和12℃,使用两种阈值分别对雷电潜势预报方程中的预报因子进行0,1化。个例检验效果表明地基微波辐射计在改进雷电潜势预报落区和概率方面有一定参考作用。

关键词：大气探测雷电潜势预报预报因子地基微波辐射计

地基微波辐射计集成式多接收机并行滤波接收系统应用分析

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气象科技 2017年第3期45卷 415-419页

作者：任雍李效东刘光普刘祥金福建省大气探测技术保障中心福州350008 福建省气象台福州350001

接收机系统是体现微波辐射计探测性能指标最关键的组件,本文阐述了地基微波辐射计集成式多接收机并行滤波接收系统的结构和技术特点,分析了其相较于单接收器变频技术的优点,进一步根据福州站的探测数据产品分析了该接收系统的实际应用效... 详细信息

接收机系统是体现微波辐射计探测性能指标最关键的组件,本文阐述了地基微波辐射计集成式多接收机并行滤波接收系统的结构和技术特点,分析了其相较于单接收器变频技术的优点,进一步根据福州站的探测数据产品分析了该接收系统的实际应用效果,旨在为相关技术人员提供地基微波辐射计应用研究方面的技术参考。分析结果表明并行接收系统的应用提高了地基微波辐射计的探测性能。

关键词：地基微波辐射计多接收机系统集成式滤波器组温度廓线湿度廓线