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中国科学：地球科学 2018年第8期48卷 1096-1109页

作者：史小康李耀东刘健文向曦子刘乐北京航空气象研究所北京100085 中国民用航空西南地区空中交通管理局贵州分局贵阳550002 广西壮族自治区气象台南宁530022

基于WRF和RTTOV模式实现了FY-2D红外模拟亮温图的制作,侧重分析了WRF模式微、宏观云参量模拟误差对FY-2D红外模拟亮温精度的影响.结果表明,在0~48h模拟时效内,本文模拟亮温的均方根误差基本上控制在10~27K,好于以往20~40K的研究结果;在0... 详细信息

基于WRF和RTTOV模式实现了FY-2D红外模拟亮温图的制作,侧重分析了WRF模式微、宏观云参量模拟误差对FY-2D红外模拟亮温精度的影响.结果表明,在0~48h模拟时效内,本文模拟亮温的均方根误差基本上控制在10~27K,好于以往20~40K的研究结果;在0~24h,各通道模拟与观测亮温值的相关系数均大于0.5;相比其他3个通道,水汽通道模拟性能比较稳定,效果最好.4种云微物理方案的模拟结果均显示云区亮温模拟值偏大,云系分布不够饱满,尤其是在台风区;其中THOM方案的模拟效果最好;数值范围253~273K是各方案存在偏差最大的区间.微观方面,THOM方案的雪水物质混合比远大于其他方案,提高云微物理方案中云中固态水的生成效率或保有量是有必要的,但对亮温模拟影响不大.宏观方面,本文云量诊断方案获得云量数值偏小,对高云诊断方案的改进十分必要,选取精准的云量诊断方案更有利于提高模拟精度.研究结果可为预报员研判未来天气提供了一种更直观的参考资料,也可为开展FY-4红外模拟亮温图制作奠定了技术积累.

关键词： FY-2D RTTOV WRF 模拟亮温云量云微物理方案台风“麦德姆”

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FY-2F红外亮温资料模拟与偏差分析

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气象 2014年第9期40卷 1066-1075页

作者：张兴海端义宏中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

为了实现西太平洋及东亚区域FY-2F可见红外自旋扫描辐射计(VISSR)资料的直接同化,本文利用飓风天气预报模式(WRF For Hurricane,HWRF)和快速辐射传输模式(Community Radiative Transfer Model,CRTM)对FY-2F的亮温资料进行了模拟。在有... 详细信息

为了实现西太平洋及东亚区域FY-2F可见红外自旋扫描辐射计(VISSR)资料的直接同化,本文利用飓风天气预报模式(WRF For Hurricane,HWRF)和快速辐射传输模式(Community Radiative Transfer Model,CRTM)对FY-2F的亮温资料进行了模拟。在有云情况下,中高纬度锋面云系模拟的相对较好,而低纬热带云团模拟偏差较大。对于晴空条件下模拟的红外1、2、4通道(IR1、2、4)亮温,受陆地下垫面发射率不均匀的影响模拟偏差较大,且辐射传输模式平均而言低估了地表发射率。海洋下垫面的资料模拟情况要明显好于陆地。IR4通道在白天受太阳短波影响观测亮温偏高。去除受云污染的资料仅保留晴空观测资料,通过格点统计插值(Community Gridpoint Statistical Interpolation,GSI)质量控制和偏差订正,IR2通道平均偏差减小约50%,IR3通道平均偏差从3.7 K减小到0.34 K。而IR1通道质量较好,偏差订正前后几乎没有变化。

关键词： FY-2F 直接同化模拟亮温偏差订正

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利用RTTOV模拟台风“海燕”卫星红外通道亮温的研究

利用RTTOV模拟台风“海燕”卫星红外通道亮温的研究

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第33届中国气象学会年会

作者：刘乐李华实广西区气象台崇左市气象局

利用RTTOV(Radiative Transfer for TOVS)快速辐射传输模式,结合区域中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟得到的大气温湿廓线及云水、云冰含量等数据,对台风"海燕"进行了FY-2D(风云2号D星)红外卫星云图的模... 详细信息

利用RTTOV(Radiative Transfer for TOVS)快速辐射传输模式,结合区域中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟得到的大气温湿廓线及云水、云冰含量等数据,对台风"海燕"进行了FY-2D(风云2号D星)红外卫星云图的模拟,比较了晴空(clear)下和有云(cloudy)条件下模拟亮温以及模拟亮温和实测值之间的差

关键词： RTTOV 云水、云冰含量模拟亮温台风

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快速辐射传输模式RTTOV在模拟FY-3D HIRAS亮温中的应用

快速辐射传输模式RTTOV在模拟FY-3D HIRAS亮温中的应用

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作者：周校立南京信息工程大学

学位级别：硕士

辐射传输模式是研究大气状态变量、卫星遥感的重要工具,快速辐射传输模式RTTOV由于运算速度快、适用范围广、模拟精度较高得到了广泛的应用;FY-3D红外高光谱垂直探测仪器HIRAS得到的高分辨率大气垂直结构资料,可以进行资料同化等研究。... 详细信息

辐射传输模式是研究大气状态变量、卫星遥感的重要工具,快速辐射传输模式RTTOV由于运算速度快、适用范围广、模拟精度较高得到了广泛的应用;FY-3D红外高光谱垂直探测仪器HIRAS得到的高分辨率大气垂直结构资料,可以进行资料同化等研究。本文基于FY-3D红外高光谱探测仪HIRAS开展辐射传输模式,模拟输入的辐射值不同时,对垂直分层方案的敏感性和高层大气敏感通道的研究。RTTOV模式对星载仪器观测辐射进行模拟时,可输入任意垂直层数的大气状态廓线,模式共提供了5种垂直插值方案。通过与逐线的精确辐射传输模式对比,当输入廓线层数大于系数文件层数时,各插值方案在窗区、水汽通道模拟结果差异不大,CO探测通道中插值方案4和5的偏差较小,插值方案1、2、3在温度Jacobian廓线中表现出垂直方向上的微小振荡,使用插值方案2得到的水汽Jacobian矩阵表现出强烈的振荡。反之,当输入廓线层数小于系数文件层数时,方案1在多数通道上比其它插值方案偏差略大,但5种插值方案之间差异较小,温度Jacobian矩阵和湿度Jacobian矩阵形状均较为平滑且相近。HIRAS中980-1070 cm、700-800 cm两个波段对臭氧含量变化敏感,为探讨臭氧输入对RTTOV模拟的亮温影响,以HIRAS观测的亮温作为真实值和模拟结果对比,发现在臭氧强吸收带上的通道,输入臭氧数据与否的模拟结果与真实亮温差较大,差值可达15 K以上,可见输入臭氧数据极大的降低了模拟的亮温误差,因此在进行臭氧强吸收带同化时必需考虑臭氧浓度数据的输入。HIRAS中660-700 cm波段对高层二氧化碳含量变化敏感,但通过二氧化碳浓度的敏感性试验发现,是否输入二氧化碳对模拟的亮温基本没有影响。在二氧化碳吸收带,输入二氧化碳廓线与使用RTTOV中缺省值模拟的亮温差仅有1 K,对其它非二氧化碳吸收带而言引起的亮温差几乎为0 K,因此在同化高层数据时可以不考虑二氧化碳廓线的输入。

关键词： HIRAS 快速辐射传输模式RTTOV 模拟亮温

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青藏高原地区微波亮温水体影响校正研究

青藏高原地区微波亮温水体影响校正研究

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作者：杨晴晴中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院)

学位级别：硕士

被动微波遥感是目前大尺度观测表层土壤水分的主要手段,具有空间覆盖范围广,时间分辨率高,对表层土壤水分变化敏感性高的特点,但由于其空间分辨率较低,在靠近海岸或内陆水体时,被动微波辐射计测量的信号包含陆地和水体的辐射,SMAP(Soil ... 详细信息

被动微波遥感是目前大尺度观测表层土壤水分的主要手段,具有空间覆盖范围广,时间分辨率高,对表层土壤水分变化敏感性高的特点,但由于其空间分辨率较低,在靠近海岸或内陆水体时,被动微波辐射计测量的信号包含陆地和水体的辐射,SMAP(Soil Moisture Active Passive)卫星任务旨在提供目标精度为0.04m/m的近地表土壤水分测量,但如果在反演算法中没有仔细考虑,传感器约40km的视场内,固定水体的存在将会使观测的亮温值偏低,从而导致土壤水分反演结果的高估,因此,校正微波亮温观测中水体的影响,对于提高被动微波反演土壤水分的精度具有重要作用。青藏高原被称作“亚洲水塔”,同时也是我国湖泊群密集的地区。青藏高原以其独特的地形,成为全球气候变化的敏感区,获取青藏高原地区大尺度范围高精度的土壤水分信息,对于研究全球气候变化有着至关重要的作用。利用微波遥感数据反演青藏高原的土壤水分,广泛分布的水体必将会对传感器观测的亮温值产生影响,使得土壤水分反演结果具有误差。在青藏高原地区进行微波亮温水体影响校正研究,对于提高青藏高原地区被动微波反演土壤水分的精度具有现实意义。基于混合像元水体校正公式,本文提出了一种基于模拟的水体校正方法。通过模拟水体亮温和计算含水像元比例分数进行微波亮温水体影响校正。本文选取青藏高原96个面积大于80km的湖泊,考虑了湖泊表面温度、盐度、风速等因素对于水体表面发射率的影响,基于辐射传输模型得到水体表面发射率并进行湖泊亮温模拟。结果表明,模拟的水体亮温有明显的季节性变化,主要受其温度的影响,其中水平极化亮温对风速变化比较敏感,除此之外,湖泊亮温与湖泊盐度呈负相关,随着盐度的增加亮温值降低。基于500米分辨率全球内陆地表水日分布数据集,本文采用移动窗口算法计算SMAP观测足迹内的水比例分数。基于模拟的水体亮温与计算的水体比例结果,对青藏高原SMAP微波亮温数据进行了水体影响校正,结果表明,由于水体存在导致的低亮温区域,在校正后被消除了;青藏高原湖泊边界也更加清晰;同时校正后也消除了陆地亮温对水体比例的依赖性。为进一步验证校正算法,本文选取了位于青藏高原中部的那曲土壤温湿度监测网络进行站点实测数据验证,并采用了单通道土壤水分反演算法,结果表明,经过校正后的亮温反演的土壤水分精度提高。本文提出的校正方法,是一种可以有效地从SMAP数据中校正固定水体影响的方法。

关键词：土壤水分 SMAP 水体校正青藏高原模拟亮温

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