1 江苏省气象台, 江苏 南京 21000中国气象局交通气象重点开放实验室, 江苏 南京 210008
2 中国气象局地球系统数值预报中心, 北京 100081
3 国家卫星气象中心, 北京 100081
4 江苏省气象台, 江苏 南京 21000
为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响, 基于逐线吸收模型, 采用TOVS辐射传输（RTTOV）预报因子和风云三号D星微波温度探测仪（FY-3D/MWTS-2）搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应, 通过最小二乘法, 分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。 将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统（CMA-GFS）的四维变分同化系统, 采用美国环境预报中心（NCEP）的分析资料（FNL）作为CMA-GFS的气象要素背景场, 模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场, 并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析, 分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时, 不同海陆类型下的观测背景差（OMB）, 分析真实光谱响应相比理想光谱响应, 对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。 分析结果表明, 在微波辐射观测场值较低的情况下, 真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值, 随着微波辐射场值增大, 模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近； 除南半球靠近极区的少部分地区外, 真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果, 真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场； 相比采用理想光谱响应驱动, 采用真实光谱响应驱动后, 在陆地地区, 微波辐射OMB的均方根误差（RMSE）减小约1.80%； 在海洋地区, RMSE减小约2.6%； 在海陆交界地区, RMSE减小约4.72%, 全球总体RMSE减小2.17%； 采用真实光谱响应驱动后, OMB总体的标准差（STDV）和平均绝对误差（MAE）分别减小为0.75%和4.6%。
真实光谱响应 理想光谱响应 微波辐射模拟 微波遥感资料同化 观测背景差 海陆差异分析 Real spectral response Ideal spectral response Microwave radiance simulation Microwave remote sensing assimilation Observation minus background Land-sea difference analysis 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3260
1 江苏省气象台, 江苏 南京 210008
2 中国气象局交通气象重点开放实验室, 江苏 南京 210008
3 中国气象局数值预报中心, 北京 100081
4 国家卫星气象中心, 北京 100081
为分析我国未来拟发展的高轨静止卫星毫米波大气辐射特征, 选择最佳模拟其毫米波辐射的光谱吸收线库方案, 选取了三种基于典型光谱吸收线库逐线吸收模型（毫米波传播模型(MPM)、 罗氏模型(ROS)和高分辨率分子吸收传输模型(HITRAN)）, 针对拟新增的静止轨道毫米波探测频率424 GHz, 分析了三种大气吸收模型模拟该频率大气吸收系数随大气温度、 大气压强和大气湿度的变化差异。 构建了一种多层毫米波辐射传输模型, 利用上海探空站加密观测数据, 模拟风云三号B星微波湿度探测仪(FY3B/MWHS) 183.31 GHz三个毫米波通道辐射值, 并与真实观测值对比, 分析三种光谱吸收线库在模拟海陆边界地区毫米波辐射时的性能差异。 分析结果表明, 对于424 GHz通道三种大气吸收模型对大气温度、 大气压强和大气湿度的敏感变化趋势一致, 数值上MPM模型与ROS模型更接近, HITRAN模型要显著低于其他模型。 对于183.31 GHz, 在海陆交界地区MPM模型模拟误差相比ROS和HITRAN模型最小, 所有模型的第五通道模拟误差比第三通道和第四通道要小。
多层毫米波辐射传输模型 微波毫米波光谱吸收线库 逐线大气吸收模型 静止毫米波遥感 共振与非共振吸收 Multi-layer millimeter wave radiative transfer mod Microwave and millimeter-wave spectral absorption Line-by-line absorption model Geostationary millimeter wave remote sensing Resonant and non-resonant absorption 光谱学与光谱分析
2021, 41(6): 1858
1 空间电子信息技术研究院, 陕西 西安 710100
2 国家卫星气象中心, 北京 100081
利用主成分分析法(Principal Components Analysis，PCA)分析了风云三号D星微波温度计(Microwave Temperature Sounder，MWTS)观测数据中条带噪声的分布特征，描述了存在条带噪声的主要模态。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)方法对存在条带噪声的模态所对应的时间系数进行了分解并滤波。通过重构观测亮温实现了对条带噪声的抑制。在定性验证条带噪声抑制效果的基础上，通过将观测亮温与模态亮温进行比较来定量评估条带噪声抑制后的数据精度。统计结果表明，经过条带噪声抑制后，观测亮温与模态亮温的标准差减小约0.018 K，进一步提升了MWTS的数据精度。
风云三号D星 微波辐射测量 温度探测仪 大气温度廓线 条带噪声 FY-3D microwave radiation measurement temperature sounder atmospheric temperature profile stripe noise
1 中国气象局国家卫星气象中心，北京100081
2 航天五院西安分院，陕西 西安610100
结合FY-3C微波温度计地面真空试验数据呈现出的高次特性，理论分析按照马克劳林展开的二极管方程呈现的高次项，分析FY-3C微波温度计在轨辐射非线性特性，设计了两点线性定标修正+三次方程非线性建模订正方法，对温度计的非线性特性偏差进行良好的校正和定标，该方法能够很好的对仪器高次曲线进行良好标定，结果采用O-B和与ATMS进行交叉比对方法进行验证，定标精度比使用国外常规U参数订正方法提高最高达4 K，显著提高全球大气三维温度产品性能.
风云三号C星 微波温度计 二极管 定标 三次方程 FY-3C MWTS diode calibration three equations
在应用需求的拉动和高光谱技术发展的驱动下, 利用被动式星载近红外高分辨率光谱仪探测大气CO2分子柱含量已成为一个相当活跃的研究领域。本文介绍了卫星遥感CO2在科学和社会发展方面的基本需求, 分析了被动遥感CO2的优势和不足; 对国际上最新的以美国OCO-2(2014年7月发射)和日本GOSAT(2009年1月发射)为代表的专项CO2遥感任务进行了综述, 包括仪器指标、观测模式和定标模式等方面; 着重对OCO-2定标精度需求和多种在轨定标方式进行了阐述; 从应用和数据处理角度, 简要比较了光栅和傅里叶干涉探测技术探测CO2的主要特点; 最后对定量反演原理进行了概述, 并对这一领域的未来发展进行了展望。
高光谱 遥感 定量反演 hyper spectral CO2 CO2 remote sensing quantitative inversion
1 南京信息工程大学 大气物理学院, 江苏 南京 210044
2 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 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
我国第二代极轨气象卫星的第三颗星——风云三号C星(FY-3C)已于2013年9月发射.为探讨微波湿温探测仪大气探测通道对大气参数的探测能力, 采用威斯康星大学的非流体静力学中尺度模式系统(UW-NMS)模拟Katrina飓风的基础数据集, 结合微波辐射传输模式, 正演模拟分析了微波湿温探测仪118GHz和183GHz通道的辐射特性.仿真结果表明118GHz和183GHz通道作为星载亚毫米波大气探测通道, 能够提供更加精细的大气温度和湿度廓线信息；冰态粒子的散射作用可使(118.75±5.0)GHz和(183.31±7.0)GHz通道亮温分别下降108K和76K, 新增的探测频点和通道能提升对云雨大气的探测能力；118GHz和183GHz通道亮温对云中各种水凝物粒子响应的模拟分析结果证明了这两组通道在云中水凝物分布特性反演方面的潜在探测能力；大气中雨水含量的增加可以导致(118.75±5.0)GHz通道亮温下降4.5K, 118GHz对液态粒子特有的响应能力, 显示了其作为降水反演频点的优势；大气中雪粒子含量的增加会使(118.75±5.0)GHz通道亮温下降10K, 可利用该通道探测云中的雪晶含量.
FY-3C微波湿温探测仪 通道特性分析 辐射模拟 FY-3C microwave humidity and temperature sounder 118GHz 118GHz 183GHz 183GHz channel radiometric characteristics radiative simulation
1 国家卫星气象中心,北京,100081
2 北京大学物理学院,北京,100871
建立CBERS-1上搭载的红外多光谱扫描仪(IRMSS)与FY-1C通道4及Landsat-7上ETM+波段6多星星载热红外遥感仪器交叉定标的算法模型,利用美国Landsat-7上搭载的ETM+红外通道6和FY-1C通道4分别对IRMSS热红外通道进行交叉定标,得到二组定标结果.相同地标点对比分析结果表明,二个定标结果得到的目标点亮度温度相对偏差为1.2K;IRMSS交叉定标结果与Landsat-7 ETM+热红外通道在轨定标结果独立样本对比分析结果,均方根偏差为1.6K.
红外通道 光谱匹配 数据匹配 交叉定标. IR band spectrum matching data matching cross calibration
