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陆面微波比辐射率的卫星观测研究进展

地球物理学报 2020年第10期63卷 3573-3584页

作者：何文英陈洪滨李军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

复杂多变的陆地表微波比辐射率,造成陆面上星载微波观测反演大气参数较为困难,也使得许多卫星微波资料不易同化应用到数值模式,因此迫切需要提供准确可靠的陆面微波地表比辐射率信息.随着卫星观测技术的迅速发展,利用丰富的星载被动微... 详细信息

复杂多变的陆地表微波比辐射率,造成陆面上星载微波观测反演大气参数较为困难,也使得许多卫星微波资料不易同化应用到数值模式,因此迫切需要提供准确可靠的陆面微波地表比辐射率信息.随着卫星观测技术的迅速发展,利用丰富的星载被动微波观测直接反演陆面微波比辐射率成为一种主要手段.国外针对星载微波成像仪和微波垂直探测器开展较为系统的陆面微波比辐射率研究,建立不同类型的地表比辐射率反演方法,开发地表比辐射率参数化方法并应用于辐射资料同化.对于卫星观测反演陆面微波比辐射率存在的问题,开展了评估分析和方法订正.国内利用卫星观测也开展了一些陆面微波比辐射率研究工作,尚需要系统、综合的提炼.对于地表特征复杂的中国地区,还需要评估认识不同陆面微波比辐射率反演方法在我国适用情况,需要增强陆面微波比辐射率数据质量的认识以及业务应用.

关键词：陆面微波比辐射率反演卫星观测被动微波

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

内蒙古大针茅草原的N_2O和CH_4通量变化特征

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中国环境科学 2001年第4期21卷 289-292页

作者：杜睿王庚辰吕达仁万晓伟中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测开放实验室北京100029

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原大针茅草原土壤-植被系统温室气体N2O和CH4通量在不同年份进行了较长期的原位观测研究.结果表明,大针茅草地作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的排放强度分别为(1.37~16.33μg/(m2·h)和-... 详细信息

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原大针茅草原土壤-植被系统温室气体N2O和CH4通量在不同年份进行了较长期的原位观测研究.结果表明,大针茅草地作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的排放强度分别为(1.37~16.33μg/(m2·h)和-227^-1μg/(m2·h), N2O和CH4的通量具有明显的日变化和季节变化特征,并且主要的环境因子(温度、水分)对其有重要影响.N2O通量的季节变化特征表现为:夏>秋>春>冬;CH4通量的季节变化特征表现为:春>夏>秋>冬.

关键词：大针茅草原温室气体日变化季节变化内蒙古 CH4 N2O 通量变化特征大气污染大气监测

华北典型污染地区多轴差分吸收光谱技术的气溶胶反演研究

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地球物理学报 2018年第2期61卷 494-503页

作者：王婷王普才中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

基于华北典型污染地区的地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)近4年的观测数据,利用最优估计算法和LIDORT辐射传输模式反演了该区域气溶胶的消光系数垂直廓线和光学厚度(AOD).MAX-DOAS观测反演的AOD与全球气溶胶观测网络同波段在华北地区的... 详细信息

基于华北典型污染地区的地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)近4年的观测数据,利用最优估计算法和LIDORT辐射传输模式反演了该区域气溶胶的消光系数垂直廓线和光学厚度(AOD).MAX-DOAS观测反演的AOD与全球气溶胶观测网络同波段在华北地区的AOD间具有很好的一致性,相关系数都在0.9以上,证明MAXDOAS具备对华北污染区域气溶胶光学厚度和消光系数垂直廓线的反演能力.AOD的反演误差表现为冬季最大,春夏最小,早晚大于正午,这是因为冬季以及早晚太阳天顶角较大导致信噪比偏小,所以AOD反演误差偏大.反演廓线表明该区域气溶胶主要集中在1km以下的边界层,浓度随高度呈指数递减,部分情况下峰值出现在300 m处;气溶胶光学厚度夏季最大,冬季最小,正午较大,早晚较小.在东风条件下浓度最高,表明东边(即重工业城市唐山方向)的输送对香河和周边区域的气溶胶积聚有重要贡献.

关键词： MAX-DOAS O4 气溶胶消光系数垂直廓线 AOD

中层大气静力稳定性减弱趋势——历史火箭探空数据分析

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物理学报 2015年第16期64卷 451-458页

作者：王丽吉陈泽宇凌超吕达仁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 中国科学院大学北京100049

大气静力稳定性参数Brunt-Vaisala频率反映了以温度垂直梯度为代表的大气整体结构的特征.全球增暖背景下,学术界对中层大气静力稳定性的响应形式还相当缺乏了解.利用历史火箭探空资料,考察了1962—1991年期间从赤道到北半球中纬度地区... 详细信息

大气静力稳定性参数Brunt-Vaisala频率反映了以温度垂直梯度为代表的大气整体结构的特征.全球增暖背景下,学术界对中层大气静力稳定性的响应形式还相当缺乏了解.利用历史火箭探空资料,考察了1962—1991年期间从赤道到北半球中纬度地区中层大气静力稳定性(Brunt-Vaisala频率的平方,N2)的长期趋势.结果表明,对于选取的6个典型站点,在平流层上部到中间层中部区域(48—60 km),所有站点大气静力稳定性一致呈现显著减弱的长期趋势.48—60 km整层平均N2长期趋势统计结果表明,在两个热带站点,N2长期趋势一致,每十年减小0.11×104s2;随着纬度增加,在从22?N(Barking Sand站)向38?N(Wallops Island站)过渡的区间内,N2趋势从-0.16×104s2/decade增强到-0.22×104s2/decade.

关键词：静力稳定性减弱趋势中层大气火箭探空

利用慢特征分析法提取层次结构系统中的外强迫

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物理学报 2017年第8期66卷 8-13页

作者：潘昕浓王革丽杨培才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 中国科学院大学北京100049

在大量真实的动力系统中,外部驱动力总是随时间发生变化,正是这种变化导致了非平稳行为的产生.因此,从此类系统的观测数据中提取和分析外强迫(也称驱动力)信号引起了人们越来越多的关注.慢特征分析法(slow feature analysis,SFA)是从非... 详细信息

在大量真实的动力系统中,外部驱动力总是随时间发生变化,正是这种变化导致了非平稳行为的产生.因此,从此类系统的观测数据中提取和分析外强迫(也称驱动力)信号引起了人们越来越多的关注.慢特征分析法(slow feature analysis,SFA)是从非平稳时间序列中提取外强迫信息的一种有效算法.在其基础上利用变参数的Logistic映射产生的非平稳时间序列,通过数值试验进一步讨论了该方法的应用前景,并发展了一些相应的分析技术.试验结果表明,对于模型中包含两个时变驱动力参数的系统,经过一次SFA处理之后,可以进一步利用子波分析技术检索出外强迫信号中的两个参数;对于模型中有两个叠加驱动力层次的三层动力系统,可先通过一次SFA处理,提取出次慢层外强迫信号,对该信号进行二次SFA处理,可提取出最慢层外强迫信号.

关键词：非平稳系统非线性系统驱动力慢特征分析

探寻我国碳汇分布:从大气CO_(2)探测入手

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科学通报 2021年第7期66卷 709-710页

作者：王婧刘毅杨东旭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

二氧化碳(CO_(2))是地球大气的重要组成部分,体积组分约占大气的0.04%.大气中的CO_(2)会产生较强的温室效应,含量过高将导致地表温度升高.自工业革命以来,人类对化石燃料的消耗,导致CO_(2)等温室气体被大量释放,超过了大自然的调节能力... 详细信息

二氧化碳(CO_(2))是地球大气的重要组成部分,体积组分约占大气的0.04%.大气中的CO_(2)会产生较强的温室效应,含量过高将导致地表温度升高.自工业革命以来,人类对化石燃料的消耗,导致CO_(2)等温室气体被大量释放,超过了大自然的调节能力,导致残留在大气中的CO_(2)含量急剧上升。

关键词：地球大气化石燃料地表温度温室效应二氧化碳温室气体工业革命调节能力

北京MST雷达探测中间层-低热层观测结果初步分析

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地球物理学报 2016年第2期59卷 440-452页

作者：田玉芳吕达仁中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室(LAGEO) 北京100029 中国科学院大学北京100049

北京MST雷达是子午工程建设的国内仅有的两部MST雷达之一,为研究其在中间层-低热层MLT区域的探测能力以及数据可靠性,本文应用北京MST雷达2012、2013两年高模式数据,从数据获取率、与廊坊流星雷达测风对比以及风场时空分布特征三个方面... 详细信息

北京MST雷达是子午工程建设的国内仅有的两部MST雷达之一,为研究其在中间层-低热层MLT区域的探测能力以及数据可靠性,本文应用北京MST雷达2012、2013两年高模式数据,从数据获取率、与廊坊流星雷达测风对比以及风场时空分布特征三个方面进行初步分析.结果是：（1）数据获取率日变化特征为：白天65-100km均可获取数据,数据获取率的高值区主要集中在70-80km,最大值可达80%;夜间主要集中在80-100km,数据获取率在30%及以下.表明该MST雷达白天可以探测到电离层D层和E层低层,夜间D层消失,只探测到E层低层.季节变化特征为：夏季白天可获取数据的时间和高度区间都比较大,春季次之,冬季最小.夏季白天以及日落后1h内可探测到120km.（2）对北京MST雷达与廊坊流星雷达2012年5月份、80-100km高度区间测量的水平风进行对比分析,二者测风结果在时空分布上有很好的一致性,表明MST雷达探测数据是可靠的.（3）2012年和2013年相应月份平均的纬向风、经向风时空分布特征有较高的一致性,并与HWM07模式结果也基本一致.上述初步分析结果表明,北京MST雷达对中间层-低热层60-120km高度区域已具备较强的探测能力,所得结果将可用于MLT过程揭示与驱动因子研究,并可与该高度上其他探测手段作综合研究.

关键词：北京MST雷达中间层-低热层探测能力数据可靠性水平风场时空分布特征

东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵过程的分析

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中国科学：地球科学 2014年第1期44卷 2315-2327页

作者：李丹卞建春范秋君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 中国科学院大学地球科学学院北京100049

利用ERA-Interim再分析资料、卫星资料以及轨迹模式,对2010年6月19-23日东亚夏季一次典型切断低压（COL）过程中的动力、热力及化学结构进行了分析,并详细分析了平流层空气深入侵过程和路径.AIRS臭氧资料与臭氧探空资料分析表明,在COL... 详细信息

利用ERA-Interim再分析资料、卫星资料以及轨迹模式,对2010年6月19-23日东亚夏季一次典型切断低压（COL）过程中的动力、热力及化学结构进行了分析,并详细分析了平流层空气深入侵过程和路径.AIRS臭氧资料与臭氧探空资料分析表明,在COL发展成熟阶段,由极区高位势涡度、高臭氧库区脱离出来的空气在COL的中心形成一个局地高位势涡度与高臭氧浓度区域,并在对流层中上部出现臭氧次峰结构.前向轨迹模式模拟结果表明：COL形成前期,高空槽加深,槽后偏北风急流可以引起极区下平流层空气向中纬度对流层中低层侵入,从而使对流层中低层臭氧浓度升高;COL发展成熟阶段,可以引起平流层空气的＂旋转式＂入侵.最后,应用后向轨迹模式对成熟阶段COL内部及周围空气块源地做进一步模拟分析.结果表明：（1）COL中心高浓度臭氧空气块源地有两个,一是中西伯利亚北部上空的副极地涡旋,这部分气块对COL中心的高臭氧浓度起主要作用;二是90°E以西,50°N附近的温带急流轴左侧的气旋式风速切变区.（2）COL周围低臭氧浓度的气块源地也有两个,一是COL底部臭氧浓度相对较低的空气块主要来自急流轴右侧反气旋式风速切变区,以平流运动为主;二是COL前部及后部的空气块主要来自COL南侧低层暖区,以上升运动为主.

关键词：切断低压平流层-对流层交换平流层侵入

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