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A Scheme for Estimating Tropical Cyclone Intensity Using amsu-A Data

Advances in Atmospheric Sciences 2008年第1期25卷 96-106页

作者：姚志刚林龙福陈洪滨费建芳 Laboratory for Middle Atmosphere and Global Environment Observation Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing Institute of Applied Meteorology Institute of Meteorology PLA University of Science and Technology

Brightness temperature anomalies measured by the Advanced Microwave Sounding Unit （amsu） on the National Oceanic and Atmospheric Administration （NOAA） polar-orbiting series are suited to estimate tropical cyclone （TC） intensity by virtue of their ability to assess changes in tropospheric warm core struc-ture in the presence of clouds. Analysis of the measurements from different satellites shows that the variable horizontal resolution of the instrument has significant effects on the observed brightness temperature anoma-lies. With the aim to decrease these effects on TC intensity estimation more easily and effectively, a new simple correction algorithm, which is related to the product of the brightness temperature gradient near the TC center and the size of the field-of-view （FOV） observing the TC center, is proposed to modify the observed anomalies. Without other measurements, the comparison shows that the performance of the new algorithm is better than that of the traditional, physically-based algorithm. Furthermore, based on the correction algorithm, a new scheme, in which the brightness temperature anomalies at 31.4 GHz and 89 GHz accounting for precipitation effects are directly used as the predictors with those at 54.94 GHz and 55.5 GHz, is developed to estimate TC intensity in the western North Pacific basin. The collocated amsu-A observations from NOAA-16 with the best track （BT） intensity data from the Japan Meteorological Agency （JMA） in 2002-2003 and in 2004 are used respectively to develop and validate regression coefficients. For the independent validation dataset, the scheme yields 8.4 hPa of the root mean square error and 6.6 hPa of the mean absolute error. For the 81 collocated cases in the western North Pacific basin and for the 24 collocated cases in the Atlantic basin, compared to the BT data, the standard deviations of the estimation differences of the results are 15% and 11% less than those of the CIMSS （Cooperative Institute for Meteorological S

关键词： amsu brightness temperature anomalies tropical cyclone minimum sea level pressure

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COSMIC数据验证amsu平流层低层观测的初步分析结果

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地球物理学报 2009年第12期52卷 2951-2957页

作者：何文英陈洪滨中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029

基于Global Positioning System(GPS)掩星数据在平流层具有较高准确性、稳定性的优势,本文尝试用新一代GPS掩星观测——the Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate(COSMIC)资料验证不同卫星平台上先进的微波探测仪(amsu)的平流层观测结果.通过COSMIC大气温度廓线与amsu辐射传输模式结合,得到模拟亮温,然后与amsu平流层观测进行匹配比较.分析表明GPS掩星数据能够作为一个相对独立的参量检验NOAA15、16、18卫星平台内部的偏差.通过一年数据的比较验证,初步显示不同卫星平台的amsu观测亮温在平流层低层都偏低,并且NOAA18平台的亮温偏低程度明显大于NOAA15、***亮温偏差在极地冬季较为显著,尤其南极地区NOAA18的偏差幅度达到1.8K.结合24小时内amsu观测亮温偏差变化及其样本分布特征,可以看到明显的太阳辐射差异可能是导致amsu观测亮温在极地偏差显著的主要原因.

关键词： GPS 掩星 COSMIC amsu 亮温卫星平台

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用amsu资料反演西北太平洋海域大气湿度廓线的研究

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北京大学学报（自然科学版） 2010年第1期46卷 69-78页

作者：王曦宋国琼姚展予李万彪北京大学物理学院大气科学系北京100871 中国气象科学研究院中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081

采用快速辐射传输模式RTTOV对amsu所有通道进行水汽廓线的敏感性分析,并根据模式计算结果逐步剔除相关性小的预报通道,建立两种水汽廓线反演的统计回归模型;之后利用2006年7月NOAA-16卫星amsu亮温资料,计算不同算法下的反演系数矩阵,回... 详细信息

采用快速辐射传输模式RTTOV对amsu所有通道进行水汽廓线的敏感性分析,并根据模式计算结果逐步剔除相关性小的预报通道,建立两种水汽廓线反演的统计回归模型;之后利用2006年7月NOAA-16卫星amsu亮温资料,计算不同算法下的反演系数矩阵,回归得出大气水汽廓线。反演廓线经与NCEP廓线比较,得到0600UTC和1800UTC比湿反演的各层偏差(RMS)分别在1.4g/kg及1.7g/kg以内。个例分析发现,反演廓线与NCEP廓线趋势一致;反演比湿场可定位台风云区及水汽供应输送带,具有一定的揭示台风结构的能力。

关键词： amsu RTTOV 水汽廓线西北太平洋统计反演

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amsu微波卫星资料在热带气旋和强对流监测中的应用

AMSU微波卫星资料在热带气旋和强对流监测中的应用

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2006年海峡两岸气象科学技术研讨会

作者：方翔邱红刘年庆

本文主要介绍NOAA系列卫星所得到amsu微波探测资料在热带气旋热力、云雨结构探测上的应用情况,同时还对微波资料对强对流云团的识别方法进行了探讨。

关键词： amsu 微波热带气旋暖心结构强对流

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amsu资料揭示的不同强度热带气旋热力结构特征

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应用气象学报 2005年第2期16卷 159-166,267-269页

作者：王瑾江吉喜中国气象科学研究院北京100081 国家卫星气象中心北京100081

运用美国NOAA216极轨气象卫星高分辨率的amsu探测资料和邻近时刻的NCEP数值预报资料,对2002年6月10日至9月10日发生在西北太平洋上的12个热带气旋生命史中的部分时次作了热力结构分析。发现amsu资料不仅能够敏感地探测到不同强度热带气... 详细信息

运用美国NOAA216极轨气象卫星高分辨率的amsu探测资料和邻近时刻的NCEP数值预报资料,对2002年6月10日至9月10日发生在西北太平洋上的12个热带气旋生命史中的部分时次作了热力结构分析。发现amsu资料不仅能够敏感地探测到不同强度热带气旋的多种地球物理参数,并且通过对这些参数的进一步处理,能够展示出它们各自重要的热力结构特征;由不同强度热带气旋对流层中上层暖异常区的高度、强度、范围和形状的差异以及其对流层上层温度负距平的高度、大小和分布不同,结合相应的湿度场结构特征,可以探寻其热力结构与气压变化之间的内在联系,通过这种热力结构的变化趋势可以进一步揭示出热带气旋未来的强度变化。

关键词：热带气旋结构特征 amsu 2002年6月极轨气象卫星地球物理参数热力结构西北太平洋数值预报 NCEP 探测资料高分辨率结构分析内在联系气压变化强度变化变化趋势对流层生命史异常区湿度场结合相高度上层

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一个利用amsu-A估计热带气旋强度的新方案

一个利用AMSU-A估计热带气旋强度的新方案

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中国气象学会2006年年会“卫星遥感技术进展及应用”分...

作者：姚志刚林龙福陈洪滨费建芳北京应用气象研究所北京应用气象研究所中科院大气物理所解放军理工大学气象学院

NOAA极轨系列卫星上的amsu-A探测器可用于监测热带气旋强度。为了简便有效地减小amsu-A观测像元水平分辨率的不一致性对热带气旋强度估计的影响,本文提出了一个简单的热带气旋中心亮温异常的修正算式,在算式中引入了一个热带气旋中心观... 详细信息

NOAA极轨系列卫星上的amsu-A探测器可用于监测热带气旋强度。为了简便有效地减小amsu-A观测像元水平分辨率的不一致性对热带气旋强度估计的影响,本文提出了一个简单的热带气旋中心亮温异常的修正算式,在算式中引入了一个热带气旋中心观测像元的水平分辨率与气旋暖核附近亮温梯度乘积的修正项。检验结果表明,在同样未引入其他参数的条件下,新的修正算式的性能优于传统的物理修正算法。随后,基于新的修正算式,且为了说明大粒子散射对强度参数估计的影响,直接将通道2、15的亮温异常作为统计算式的输入参数,建立了利用amsu-A数据估计西北太平洋区域热带气旋最低海平面气压（MSLP）的方案。在反演试验中,采用2002-2003年西北太平洋区域匹配的NOAA16/amsu-A观测与最佳路径数据得到反演算式,再用2004年的匹配数据对建立的算式进行检验,检验结果的RMSE为8.44hPa。最后,对于西北太平洋区域,与JMA提供的最佳路径数据中的MSLP比较,本文所得结果误差的标准偏差比CIMSS业务反演产品小15%;而即使对于大西洋区域,与NHC提供的最佳路径数据中的MSLP比较,本文所得结果误差的标准偏差比CIMSS业务产品也小11%。

关键词： amsu 热带气旋海平面最低气压

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应用amsu资料监测中国地区雪盖的初步研究

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应用气象学报 2005年第1期16卷 35-44页

作者：陈爱军刘玉洁杜秉玉南京气象学院南京210044 国家卫星气象中心北京100081

根据微波遥感积雪的原理 ,提出了利用NOAA 1 6amsu的 1通道 ( 2 3.8GHz)、2通道( 31 .4GHz)和 1 5通道 ( 89.0GHz)等 3个通道监测中国五大区域雪盖范围的初步判识方法。由该方法制作合成了 2 0 0 1年 1 0月 1日至 2 0 0 2年 4月 1日中... 详细信息

根据微波遥感积雪的原理 ,提出了利用NOAA 1 6amsu的 1通道 ( 2 3.8GHz)、2通道( 31 .4GHz)和 1 5通道 ( 89.0GHz)等 3个通道监测中国五大区域雪盖范围的初步判识方法。由该方法制作合成了 2 0 0 1年 1 0月 1日至 2 0 0 2年 4月 1日中国地区的周积雪覆盖监测图 ,与来自全国气象台站的地面积雪观测记录以及美国人机交互式冰雪制图系统 (InteractiveSnowandIceMappingSystem ,IMS)的雪盖图、SSM/I (SpecialSensorMicrowaveImager)雪盖图的比较结果表明 :amsu监测结果不仅具有比较高的准确性 ,而且其准确性和可靠性达到甚至优于其它两种积雪监测结果 (尤其是雪季中期 )。

关键词：雪盖 amsu 积雪中国地区观测记录气象台站测图监测结果初步研究中期

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amsu资料监测新疆雪盖范围的初步应用

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南京气象学院学报 2003年第6期26卷 759-767页

作者：陈爱军刘玉洁杜秉玉南京气象学院电子工程系江苏南京210044 国家卫星气象中心北京100081

分析了沙漠、森林、草原、平原、高原地区以及水体、积雪等主要地表特征在NOAA-16amsu(AdvancedMicrowaveSoundingUnit)对地观测最为敏感的23.8、31.4和89.0GHz通道中的光谱特性,提出了利用这3个通道监测中国新疆地区雪盖范围的方法,并... 详细信息

分析了沙漠、森林、草原、平原、高原地区以及水体、积雪等主要地表特征在NOAA-16amsu(AdvancedMicrowaveSoundingUnit)对地观测最为敏感的23.8、31.4和89.0GHz通道中的光谱特性,提出了利用这3个通道监测中国新疆地区雪盖范围的方法,并得到了2001年10月到2002年3月新疆地区的旬雪盖图。amsu监测结果与地面观测记录"点对点"的对比验证结果表明:绝大多数时间段的判识准确率在70%以上,雪盖率的变化趋势与地面观测结果也基本一致,从而确认了监测方法的可靠性及amsu资料用于积雪监测的能力。另外,简单分析了影响amsu监测精度的因素,并指出了需要解决的几点问题。

关键词：微波 amsu 遥感雪盖新疆

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amsu资料变分同化及在暴雨数值模拟中的应用研究

AMSU资料变分同化及在暴雨数值模拟中的应用研究

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作者：王洪利南京气象学院

学位级别：硕士

利用国家气象中心GRAPeS三维变分同化系统实现了amsu—A／B微波遥感资料的直接同化，结合中尺度模式MM5，以个例方式研究了其在我国夏季暴雨数值预报中的作用。以2003年7月4日“南京暴雨”作为研究对象，结果如下：1)同化试验结果表明，... 详细信息

利用国家气象中心GRAPeS三维变分同化系统实现了amsu—A／B微波遥感资料的直接同化，结合中尺度模式MM5，以个例方式研究了其在我国夏季暴雨数值预报中的作用。以2003年7月4日“南京暴雨”作为研究对象，结果如下：1)同化试验结果表明，amsu-A资料的主要作用在于调节温度场，温度正增量伴随湿度的负增量，反之亦然;amsu-B资料主要贡献在于改进湿度场，湿度正增量伴随温度的负增量，反之亦然。2)预报结果表明，同化amsu-A／B资料后的初始场可以改善模拟的暴雨落区及强度，结果与实况更加接近。仅用amsu-A资料同化后的初始场可改善暴雨的模拟强度，而仅用amsu-B资料的同化改进了暴雨的落区的模拟。3)用伴随敏感性分析方法确定了影响南京暴雨前6小时预报的敏感性区域，它们位于对流层低层雨区的西侧及西南方向，改善大气低层要素的观测和分析质量能够进一步提高预报水平。4)伴随同化预报试验表明：经MM5V1-4Dvar系统同化后形成的初值对降水的预报及其它要素场的预报有一定的改善。个例结果说明，amsu资料在我国夏季暴雨数值预报中有着一定的潜在应用前景。

关键词： amsu 暴雨数值模拟变分同化伴随敏感性分析

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NOAA/amsu温度数据在台风结构和路径研究中的应用

NOAA/AMSU温度数据在台风结构和路径研究中的应用

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作者：张振忠中国海洋大学

学位级别：硕士

台风是指在太平洋海域发生的具有一定强度的热带气旋，是一种典型的灾害性天气，造成人民生命、财产的巨大损失。美国气象卫星NOAA上的先进微波探测器amsu（Advanced Microwave Sounding Unit）拥有多个探测通道、较高空间分辨率以及辐... 详细信息

台风是指在太平洋海域发生的具有一定强度的热带气旋，是一种典型的灾害性天气，造成人民生命、财产的巨大损失。美国气象卫星NOAA上的先进微波探测器amsu（Advanced Microwave Sounding Unit）拥有多个探测通道、较高空间分辨率以及辐射计探测精度。由于微波辐射可以穿透云层，因此利用amsu数据可以开展热带气旋内部结构、台风路径特征的变化研究，为台风数值预报改进提供参考价值。本文首先对台风研究工作的现状与进展展开调研，并对中国海洋大学卫星地面站利用BP神经网络方法经过SeaSpace TeraScan软件反演大气温湿度廓线的方法和原理进行了阐述。在此基础上，选取2006-2011年间的典型台风碧利斯、浣熊、莫拉克和梅花为例，研究台风的结构和路径特点。在台风结构研究中，主要采用amsu-B89GHZ亮温图像，对台风的热力结构和降雨特点，特别是针对台风发展过程中出现的暖心结构和螺旋雨带进行研究和分析;在台风移动路径分析中，主要研究了台风暖心结构与强度变化关系，并利用不同强度时刻对应的台风暖心高度对流层大气的amsu-A温度场数据进行暖心定位和台风路径分析;同时利用MTSAT红外云图对台风中心定位，路径进行研究，并以JTWC台风最佳路径资料为基准，分析比较两种数据中心定位的路径结果。本文研究工作得出的结论有：（1）amsu-B89GHZ亮温图像可以很好的呈现台风中心的暖心结构以及云墙区域的螺旋雨带，对台风结构的对称性有很好的显示，表现结果要比MTSAT红外图像更为直观。（2）台风暖心位置随强度改变而发生变化，总体上台风强度增强，暖心气压值增大，暖心高度会降低。（3）利用amsu温度数据进行台风暖心定位，可以较好的估算台风移动路径，与JTWC最佳台风路径相比，估算结果均方根误差小于MTSAT红外云图定位结果;路径估算中距离的差异，说明台风行进过程中眼区中心垂直结构存在一定的倾斜，内部有较复杂的垂直风切变现象。

关键词： amsu 温度暖心螺旋雨带移动路径

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