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FY-3C/VIRR中红外图像太阳光污染订正

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遥感学报 2021年第3期25卷 803-815页

作者：朱吉彪胡秀清杨磊库徐寒列徐娜张鹏河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454003 国家卫星气象中心北京100081

风云三号c星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer)是继承风云一号卫星光学成像仪器,它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射,导致仪器扫描镜和其他部件产生杂散光,导致对地观测图... 详细信息

风云三号c星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer)是继承风云一号卫星光学成像仪器,它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射,导致仪器扫描镜和其他部件产生杂散光,导致对地观测图像被污染,尤其VIRR中红外第3通道(3.7μm)图像产生了严重条带噪声,影响了后续产品的质量精度和数据应用。本文根据图像条带噪声各向异性的特点,利用单向变分条带去除模型,对VIRR第3通道图像进行条带噪声去除研究,采用噪声去除前后图像行均值曲线与定量评价指标辐射质量改进因子IF (Improvement Factors of Radiometric Quality)和逆变异系数IcV (Inverse coefficient of Variation)等进行去除结果评价。结果表明,单向变分模型对FY-3C VIRR第3通道观测数据太阳污染条带噪声具有较好的订正效果,实验中,PSNR提升到32.77 dB;在真实数据实验中,IF提升到16.99 dB。

关键词：可见光红外扫描辐射计(VIRR) 太阳污染变分模型条带噪声 FY-3C

利用FY-3C折射率对大气边界层高度的反演与分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第3期46卷 395-401页

作者：朱洲宗徐晓华罗佳武汉大学测绘学院湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室湖北武汉430079

2013年中国发射了首颗进行全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)掩星观测的气象卫星风云3号c星(Fengyun-3c,FY-3C),且已发布自2014年6月以来的FY-3C掩星大气产品,但目前还未见将其应用于大气边界层的相关研究。... 详细信息

2013年中国发射了首颗进行全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)掩星观测的气象卫星风云3号c星(Fengyun-3c,FY-3C),且已发布自2014年6月以来的FY-3C掩星大气产品,但目前还未见将其应用于大气边界层的相关研究。首次尝试利用FY-3C折射率产品确定边界层高度并进一步进行空间分布分析。结果表明,在小波协方差变换法基础上,进行尖锐度约束,能够确定FY-3C掩星低层大气折射率廓线中可能存在的突变,反演边界层高度。所得到的2015―2018年各年边界层高度全球分布在不同纬度及海洋和陆地上的差异基本体现了边界层与地表气候及地形的关系,但FY-3C折射率产品在低层大气的精度和垂直分辨率相对较低。因此,反演成功率总体上较低,反演结果对边界层高度空间分布细节特征的呈现仍有待提升。

关键词：掩星 FY-3C 折射率大气边界层高度小波协方差变换法

利用IGRA2探空数据和cOSMIc掩星资料对FY-3C掩星中性大气产品进行质量分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2020年第3期45卷 384-393页

作者：徐晓华朱洲宗罗佳武汉大学测绘学院湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室湖北武汉430079

根据IGRA2无线电探空数据和气象、电离层和气候卫星联合观测系统(constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and climate,cOSMIc)掩星资料,对2015—2017年包含折射率、温度和比湿廓线在内的FY-3C掩星中性大气产品进... 详细信息

根据IGRA2无线电探空数据和气象、电离层和气候卫星联合观测系统(constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and climate,cOSMIc)掩星资料,对2015—2017年包含折射率、温度和比湿廓线在内的FY-3C掩星中性大气产品进行质量分析。结果表明:FY-3C掩星折射率廓线25 km以下整体无系统偏差,相对偏差标准差≤5%;温度廓线存在系统负偏差,标准差≥1.5 K;比湿廓线越趋地表质量越低,5 km下标准差≤1.2 g/kg。总体而言,FY-3C掩星数据质量较好,在2015—2017年间逐年提高,但在近地面和25km以上有待进一步提高。对2017年产品的进一步分析表明:就季节而言,折射率廓线和温度廓线质量均在冬季最差,比湿廓线质量在夏季最差;就纬度带而言,折射率廓线在低纬度带质量最差,温度廓线质量的分纬度带比较结果在不同高度范围存在差异,比湿廓线在低纬度带质量明显低于中高纬度带;此外,FY-3C掩星大气产品数据质量随昼夜和海陆变化也存在一定差异。

关键词： FY-3C 掩星中性大气产品质量分析

fy-3B/3c和AMSR2土壤含水量产品在锡林郭勒草原地区的适用性评价

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中国农业气象 2023年第3期44卷 238-251页

作者：张鹏于红博张巧凤高依博张卫青张丽华内蒙古师范大学地理科学学院呼和浩特010022 成都理工大学旅游与城乡规划学院成都610059 蒙古高原气候变化与区域响应自治区高等学校重点实验室呼和浩特010022

土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星(fy-3B)、风云三号c星(FY-3C)、先进微波扫描辐射计(AMSR2)土壤含水量产品在锡林郭勒草... 详细信息

土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星(fy-3B)、风云三号c星(FY-3C)、先进微波扫描辐射计(AMSR2)土壤含水量产品在锡林郭勒草原以及不同土地覆盖类型的精度和适用性,本文基于2014-2019年生长季的地面观测数据,应用时间序列相关性(R)、均方根误差(RMSE)、平均偏差(Bias)和无偏均方根误差(ubRMSE)分析了这三种网格产品的可靠性。结果表明:(1)在日尺度上,fy-3B和FY-3C土壤含水量产品高估了陆地表层含水量,AMSR2低估了土壤含水量;各项评价指标表明三种土壤含水量产品均能够捕捉锡林郭勒草原表层土壤含水量的时间变化趋势。(2)在月尺度上,与AMSR2相比,fy-3B和FY-3C土壤含水量产品的月度分布与实测土壤含水量分布较为一致。(3)在生长季尺度,3种卫星土壤含水量产品能够反映各草原亚型的土壤含水量状况;fy-3B和FY-3C土壤含水量产品在植被覆盖较高的地区适用性较好,AMSR2在植被覆盖较低的地区可靠性较好,3种产品在监测土壤含水量方面具有互补功能;fy-3B与原位土壤含水量的变化趋势一致性最好;fy-3B和FY-3C能较好反映研究区西部和东部土壤含水量变异情况,AMSR2能很好捕捉研究区中部土壤含水量变异状况。

关键词：微波遥感土壤含水量适用性 fy-3B FY-3C AMSR2

Evaluation of All-Sky Assimilation of FY-3C/MWHS-2 on Mei-yu Precipitation Forecasts over the Yangtze-Huaihe River Basin

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Advances in Atmospheric Sciences 2021年第8期38卷 1397-1414页

作者： Yu LI Keyi cHEN Zhipeng XIAN School of Atmospheric Sciences Chengdu University of Information TechnologyChengdu 610025China International center for climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China University of chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

All-sky (i.e., clear, cloudy, and precipitating conditions) assimilation of microwave observations shows potentially positive impacts on the improvement of the forecasts of cloud-associated weather processes. In this study, a typical mei-yu heavy precipitation event that occurred in 2017 was investigated, and the Weather Research and Forecasting data assimilation (WRFDA) as well as its 3D-Var assimilation scheme (excluding cloud and precipitation control variables) were applied to assimilate the Fengyun-3c (FY-3C) Microwave Humidity Sounder-2 (MWHS-2) observations under clear- sky (excluding the observations that are strongly affected by ice clouds and precipitation) and all-sky conditions. Three experiments including a control experiment without assimilating any observations, clear-sky, and all-sky experiments with only FY-3C/MWHS-2 observations assimilated were carried out. The results show that the all-sky assimilation approach that provides more cloud and precipitation information and increased more than 10% of the satellite data usage than the clear-sky experiment. Meanwhile, as compared with the control experiment, the all-sky assimilation reduced nearly 0.5% of the root mean square errors in the humidity fields, leading to more accurate forecast performances regarding the distribution and intensity of heavy rainfall;but it exhibited a neutral to negative impacts on the wind and temperature. Although the system used to conduct all-sky assimilation is only able to adjust control variables for moisture-, wind-, and temperature- related variables in the presence of cloud and does not benefit directly from cloud or precipitation information, the positive effects on heavy rainfall forecasts achieved in this study indicate a potential future benefit regarding disaster prevention and mitigation.

关键词： all-sky assimilation FY-3C MWHS-2 mei-yu rainfall

利用机器学习方法改进风云3c星载GNSS掩星温度廓线

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2022年第6期14卷 667-673页

作者：郭佳宾程丽丹金双根河南省气象灾害防御技术中心郑州450003 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000

本文使用BP神经网络、随机森林回归算法,对2017年全年风云三号c星(FY-3C)GNSS掩星温度廓线数据进行修正和评估.结果表明:在全球范围内,两种方法均可以修正GNSS掩星温度数据,随机森林回归算法的修正效果优于神经网络方法,随机森林回归算... 详细信息

本文使用BP神经网络、随机森林回归算法,对2017年全年风云三号c星(FY-3C)GNSS掩星温度廓线数据进行修正和评估.结果表明:在全球范围内,两种方法均可以修正GNSS掩星温度数据,随机森林回归算法的修正效果优于神经网络方法,随机森林回归算法和神经网络方法修正后的结果与再分析数据的平均绝对误差分别为0.03 K与0.32 K,均方误差分别为0.09 K~2与1.02 K~2.将全球按照10°×10°划分为324个网格后,随机森林回归算法对平均绝对误差与均方误差修正的正向收益分别为97.53%与92.9%,神经网络方法对平均绝对误差与均方误差修正的正向收益分别为75.61%与67.9%.

关键词： GNSS掩星温度廓线随机森林 FY-3C 神经网络

FY-3C VIRR和Terra MODIS NDVI产品在湘赣地区的一致性

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科学技术与工程 2022年第11期22卷 4289-4298页

作者：王震山杨凤珠王剑庚李玲娟柳艺博南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室/生态研究院南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

卫星遥感是监测大范围植被动态变化最有效的手段。随着中国遥感技术的发展,国产风云卫星也逐渐应用于植被变化研究,但有关国产风云卫星刻画植被动态变化表现方面仍不明晰。比较了国产风云卫星(FY-3C VIRR)和美国Terra卫星(MODIS)的归一... 详细信息

卫星遥感是监测大范围植被动态变化最有效的手段。随着中国遥感技术的发展,国产风云卫星也逐渐应用于植被变化研究,但有关国产风云卫星刻画植被动态变化表现方面仍不明晰。比较了国产风云卫星(FY-3C VIRR)和美国Terra卫星(MODIS)的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)产品在湖南省和江西省的时空一致性。结果表明:①两种卫星NDVI产品的空间分布与年、季、月的变化特征在湘赣地区有较好的一致性,江西省NDVI整体高于湖南省;②FY-3C和MODIS年均NDVI都呈现出2018年高于2017年和2019年的情况,基于MODIS的湘赣地区三年的年均NDVI(0.58)高出FY-3C(0.36)约60%;③FY-3C NDVI在各季节都整体低于MODIS NDVI,其中冬季差异最大,基于MODIS NDVI均值(0.42)约是FY-3C(0.21)的2倍,其余季节MODIS高出FY-3C约50%;④FY-3C NDVI与MODIS NDVI月变化趋势基本一致,二者年最大NDVI差异变化不大且较为稳定,年最小NDVI差异方面更明显且差异较大(MODIS年最小NDVI高出FY-3C约100%)。研究结果可为国产风云卫星检测典型地区植被动态变化特征的能力提供科学参考。

关键词：归一化植被指数(NDVI) FY-3C MODIS 植被动态一致性

FY-3C微波成像仪海面温度产品算法及精度检验

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遥感学报 2018年第5期22卷 713-722页

作者：张淼王素娟覃丹宇邱红唐世浩中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室国家卫星气象中心北京100081 中国气象科学研究院-国家卫星气象中心-南京大学大气科学学院卫星研究与应用联合中心北京100081

海洋表面温度(SST)是海洋学和气候学一个十分重要的物理因子,而卫星被动微波遥感能够穿透云层,实现全天候、大范围观测,因此利用中国FY-3C微波成像仪(MWRI)反演SST具有重要意义。FY-3C MWRI SST产品采用统计算法,首先利用MWRI降水和海... 详细信息

海洋表面温度(SST)是海洋学和气候学一个十分重要的物理因子,而卫星被动微波遥感能够穿透云层,实现全天候、大范围观测,因此利用中国FY-3C微波成像仪(MWRI)反演SST具有重要意义。FY-3C MWRI SST产品采用统计算法,首先利用MWRI降水和海冰产品剔除含降水和海冰的像元,之后选择时空间隔0.2 h和0.2°离海岸100 km以外的FY-3C MWRI观测亮温与浮标观测值进行匹配,再将全球在空间上分为4个纬度带,时间上分为12个月,并分升轨和降轨,分别建立浮标海温观测结果和MWRI亮温之间的统计关系,实现对SST的估算。将|估算海温-30年月平均海温|≥2.5 K的像元标识为51,发现这些像元基本分布在陆地边缘地区及大风速地区,剔除标识为51的像元后的精度验证结果表明:与全球浮标资料相比,FY-3C MWRI SST轨道产品升轨精度为–0.02±1.22 K,降轨精度为–0.15±1.28 K;与全球分析场日平均海温OISST相比,FY-3C MWRI SST日产品升轨精度为0.00±1.03 K,降轨精度为–0.09±1.08 K。微波辐射计的性能及其定位定标精度、上游卫星产品(降水检测和海冰检测)的精度、陆地的干扰及高风速对微波信号的影响均会造成SST估算误差,如何改进算法中风速大于12 m/s时的估算精度是下一步的工作重点。

关键词： FY-3C 微波成像仪海面温度产品精度检验

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水成物对GNOS掩星弯曲角同化的影响评估

地球物理学报 2021年第1期64卷 87-99页

作者：袁炳希爽廖蜜马刚张鹏国家卫星气象中心北京100081 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081

本文在无线电掩星弯曲角射线追踪正演算子中引入水成物的影响,针对台风个例,利用FY-3C GNOS弯曲角资料的同化展开研究.通过分析水成物对掩星弯曲角正演精度的影响,指出当掩星剖面跨越一定厚度的台风区云雨大气时,多相态水成物对GNOS弯... 详细信息

本文在无线电掩星弯曲角射线追踪正演算子中引入水成物的影响,针对台风个例,利用FY-3C GNOS弯曲角资料的同化展开研究.通过分析水成物对掩星弯曲角正演精度的影响,指出当掩星剖面跨越一定厚度的台风区云雨大气时,多相态水成物对GNOS弯曲角正演精度的影响不可忽略.进而提出一种考虑云雨影响的掩星折射率正演算法,将掩星折射率的正演分别在晴空区和云雨区进行,在云雨区正演算子中增加多相态水成物含量对正演掩星折射率的贡献,改进了FY-3C GNOS弯曲角资料在云雨大气环境的同化方案.针对2018年24号台风个例,进行了同化的参照试验、未考虑和考虑水成物影响时GNOS弯曲角的3DVAR同化试验,考量云雨环境下的GNOS弯曲角资料同化对台风模拟的影响差异.试验结果表明,两种同化方案皆能改善台风路径预报,台风中心海平面气压模拟都能接近实际观测,台风最大风速也不同程度增大.而考虑水成物含量的影响后,资料同化能更有效缩小观测空间与背景场空间之间的偏差,同化后观测与分析的偏差更接近高斯分布,台风外围动力场和热力场环境能够得到更优的调整,使得96 h的台风路径模拟平均距离误差较不考虑水成物影响的情形减小了约14%.

关键词： FY-3C 掩星弯曲角同化射线追踪法大气水成物台风数值模拟