氣象衛(wèi)星微波大氣遙感

目錄
叢書序
前言
第1章 氣象衛(wèi)星微波大氣遙感簡介 1
1.1 風云三號氣象衛(wèi)星大氣探測系統(tǒng)發(fā)展歷程 1
1.2 風云三號氣象衛(wèi)星微波成像儀發(fā)展歷程 4
1.3 風云三號氣象衛(wèi)星微波載荷性能指標簡介 6
1.3.1 風云三號微波溫度計 7
1.3.2 風云三號微波濕度計 9
1.3.3 風云三號微波成像儀 11
1.4 當代國外氣象應用衛(wèi)星代表性微波載荷簡介 12
1.4.1 先進微波掃描輻射計(AMSR-E/AMSR-2) 14
1.4.2 先進技術微波探測器(ATMS) 15
1.4.3 微波臨邊探測器(MLS) 16
1.4.4 全球降水測量計劃微波成像儀(GMI) 17
參考文獻 18
第2章 氣象衛(wèi)星微波輻射傳輸計算 20
2.1 分子大氣對微波輻射的吸收 20
2.2 微波輻射的精確計算 22
2.2.1 矢量離散縱坐標輻射傳輸模式(VDISORT) 22
2.2.2 LIEBE/毫米波傳輸模型 25
2.2.3 MONORTM模式 39
2.3 微波輻射的快速計算 40
2.3.1 快速透過率計算 40
2.3.2 回歸方程解 41
2.3.3 RTTOV 42
2.3.4 CRTM 46
2.4 微波地表發(fā)射率計算 48
2.4.1 陸表微波輻射特性 48
2.4.2 海表微波輻射特性 51
2.4.3 植被對地表微波輻射特性影響分析 52
2.4.4 地表粗糙度對地表微波輻射特性影響分析 53
2.4.5 地表微波輻射隨觀測角度的變化 54
2.5 云雨大氣微波散射計算 55
2.5.1 云霧、降水對微波輻射的衰減 55
2.5.2 云雨大氣快速微波散射輻射計算 57
參考文獻 59
第3章 靜止軌道微波大氣探測仿真分析 62
3.1 靜止軌道微波大氣探測需求分析 63
3.1.1 天氣分析技術發(fā)展對靜止軌道微波大氣探測的需求 63
3.1.2 數(shù)值天氣預報技術發(fā)展對靜止軌道微波探測的需求 65
3.1.3 世界氣象監(jiān)視網(wǎng)對靜止軌道微波探測需求 66
3.1.4 探測臺風降水對靜止軌道微波資料空間分辨率需求 68
3.1.5 探測臺風降水對靜止軌道微波資料時間分辨率需求 70
3.2 靜止軌道微波探測頻點選擇的仿真分析 71
3.2.1 大氣吸收線分析 71
3.2.2 吸收線頻點特性分析 72
3.3 載荷雙邊帶參數(shù)設計仿真分析 74
3.3.1 邊帶中心頻點設計仿真分析 75
3.3.2 帶寬設計仿真分析 75
3.4 探測敏感度指標設計仿真分析 77
3.4.1 仿真基礎數(shù)據(jù)及模型 78
3.4.2 大氣上界微波輻射對大氣溫度結構的敏感性分析 79
3.4.3 大氣上界微波輻射對大氣水汽結構的敏感性分析 83
3.4.4 大氣上界微波輻射對大氣水凝物的敏感性分析 86
3.5 空間分辨率對靜止軌道微波探測影響的仿真分析 92
3.5.1 水平空間分辨率對于大氣溫濕廓線探測精度的影響 92
3.5.2 水平空間分辨率對積云和層云降水測量結果的影響 93
3.5.3 水平空間分辨率對熱帶氣旋不同云區(qū)降水測量結果的影響分析 98
3.6 掃描角對靜止軌道微波探測影響的仿真分析 102
3.6.1 天線掃描方式分析 102
3.6.2 視場空間一致性分析 103
3.6.3 探測高度影響分析 104
3.7 靜止軌道微波大氣參數(shù)反演仿真分析 108
3.7.1 大氣參數(shù)反演仿真模擬分析基礎 108
3.7.2 大氣參數(shù)反演仿真模擬分析 109
參考文獻 111
第4章 氣象衛(wèi)星微波大氣參數(shù)反演 114
4.1 衛(wèi)星大氣參數(shù)反演方法 115
4.1.1 多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合 115
4.1.2 衛(wèi)星資料質控與檢測 117
4.1.3 衛(wèi)星資料大氣廓線反演的統(tǒng)計方法 121
4.1.4 衛(wèi)星資料大氣廓線反演的物理方法 123
4.2 風云三號資料大氣溫濕廓線反演 131
4.2.1 VASS數(shù)據(jù)融合 131
4.2.2 FY-3A大氣溫濕廓線反演分析 132
4.2.3 FY-3C大氣溫濕廓線反演 136
參考文獻 143
第5章 大氣降水參數(shù)的被動微波遙感原理與應用 147
5.1 微波遙感降水的方法及發(fā)展現(xiàn)狀 147
5.1.1 微波遙感降水的方法及發(fā)展現(xiàn)狀 147
5.1.2 微波遙感降水廓線的技術方法 149
5.2 基于星載微波輻射計數(shù)據(jù)的降水反演原理 151
5.3 FY-3Ｂ微波成像儀降水反演方法 155
5.3.1 MWRI微波成像儀降水反演技術流程 155
5.3.2 MWRI降水反演結果與NSIDC降水產(chǎn)品的對比分析 156
5.3.3 MWRI與TRMM PR降雨產(chǎn)品的對比分析 161
5.4 FY-3C微波探測儀降水反演方法 163
5.4.1 多元線性回歸反演算法原理 163
5.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡反演算法原理 165
5.4.3 臺風降水反演研究 166
5.5 主被動微波遙感器數(shù)據(jù)結合的微波降水遙感方法 169
5.5.1 MWRI GPROF物理算法流程 169
5.5.2 FY-3B MWRI觀測亮溫校準 171
5.5.3 MWRI GPROF熱帶氣旋降水反演結果分析 172
5.6 FY-3C／MWRI業(yè)務降水反演算法 181
5.6.1 構建亮溫-降水先驗數(shù)據(jù)集 182
5.6.2 降雨判識 182
5.6.3 降雨估計 183
5.6.4 降雨業(yè)務反演總體流程 183
5.6.5 業(yè)務反演產(chǎn)品及結果檢驗 184
5.7 大氣可降水反演算法及驗證 188
5.7.1 FY-3C微波大氣可降水產(chǎn)品反演算法 188
5.7.2 FY-3C微波大氣可降水產(chǎn)品及檢驗 189
參考文獻 193
第6章 星載微波熱帶氣旋遙感研究 197
6.1 熱帶氣旋結構 197
6.2 微波遙感熱帶氣旋發(fā)展 199
6.2.1 微波遙感熱帶氣旋的熱力結構 200
6.2.2 微波監(jiān)測熱帶氣旋的云雨結構 202
6.2.3 主動微波探測在熱帶氣旋監(jiān)測中的應用 204
6.3 熱帶氣旋結構模擬與觀測 205
6.3.1 熱帶氣旋(颶風)熱力結構的模擬分析 205
6.3.2 熱帶氣旋云雨結構的模擬與觀測分析 212
6.4 AMSU反演熱帶氣旋中心海平面氣壓的算法與應用研究 226
6.4.1 熱帶氣旋中心地面氣壓方程 226
6.4.2 熱帶氣旋中心海平面氣壓反演方法 227
6.4.3 熱帶氣旋中心海平面氣壓模擬反演試驗 228
6.4.4 西北太平洋熱帶氣旋中心海平面氣壓反演試驗 229
6.5 AMSU在熱帶氣旋環(huán)境場水汽分析中的應用研究 232
6.5.1 AMSU觀測對大氣水汽及云水含量的敏感性分析 233
6.5.2 AMSU反演大氣水汽及云水算法 239
6.5.3 海洋上水汽及云水反演試驗 241
6.5.4 AMSU反演臺風環(huán)境場水汽特征分析中的應用 244
6.6 風云三號MWRI 熱帶氣旋強度估計 248
6.6.1 亮溫參數(shù)與熱帶氣旋**風速之間的關系 249
6.6.2 臺風強度估計算法的建立和結果分析 253
6.6.3 熱帶氣旋強度估計應用分析 255
6.7 風云三號MWTS-II西北太平洋熱帶氣旋強度估計 257
6.7.1 數(shù)據(jù)來源及處理 258
6.7.2 熱帶氣旋暖核結構特征 259
6.7.3 熱帶氣旋中心增暖與熱帶氣旋強度的相關性 261
6.7.4 熱帶氣旋強度估計應用與分析 262
參考文獻 265
第7章 氣象衛(wèi)星微波資料在數(shù)值預報中的同化應用 270
7.1 微波資料同化方法 272
7.1.1 變分同化框架 272
7.1.2 微波資料的質量控制 274
7.2 風云三號MWTS資料同化對臺風路徑預報的影響 276
7.2.1 MWTS儀器和觀測特征 276
7.2.2 利用VIRR云檢測實現(xiàn)MWTS像元的降水檢測 278
7.2.3 VIRR匹配降水檢測對通道觀測模擬偏差的影響 280
7.2.4 MWTSⅡ資料同化對臺風分析和預報的影響 282
7.3 風云三號微波溫度探測資料同化對全球數(shù)值預報的影響 283
7.3.1 MWHSⅡ降水檢測產(chǎn)品 284
7.3.2 同化系統(tǒng)對觀測資料偏差訂正的效果 284
7.3.3 MWTSⅡ輻射率資料質量控制 285
7.3.4 降水檢測前后衛(wèi)星觀測資料的O-A及標準偏差 287
7.4 風云三號微波溫度計資料應用的新方法 291
7.4.1 全天的快速輻射傳輸計算 292
7.4.2 像元面積融合方法 293
7.4.3 輻射傳輸模式對云水分布的敏感性分析 294
7.4.4 不同云高對透過率的影響 295
7.4.5 利用云水垂直分布對正演精度的影響建立質控查找表 296
7.4.6 試驗與結論 296
7.5 風云三號微波濕度計探測資料全球數(shù)值預報同化應用 303
7.5.1 輻射偏差隨角度變化的變化特征分析 304
7.5.2 資料輻射偏差訂正 305
7.5.3 同化效果分析 307
7.6 小結 311
參考文獻 312
第8章 風云三號氣象衛(wèi)星微波載荷輻射定標 315
8.1 發(fā)射前真空定標 316
8.1.1 風云三號A星微波濕度計真空定標試驗簡介 318
8.1.2 主探測頻點(183 GHz)真空試驗數(shù)據(jù)分析 319
8.1.3 真空定標試驗不確定性分析 322
8.2 在軌星上業(yè)務輻射定標 323
8.2.1 在軌星上業(yè)務輻射定標技術流程 323
8.2.2 輻射定標基礎數(shù)據(jù)質量檢驗控制原理 325
8.2.3 地氣系統(tǒng)目標亮溫輻射定標 327
8.2.4 在軌星上業(yè)務輻射定標結果分析 329
8.3 綜合輻射定標 330
8.3.1 交叉定標原理 330
8.3.2 微波外定標技術 336
8.3.3 觀測-背景差分析技術原理 344
8.4 歷史數(shù)據(jù)再定標 347
參考文獻 349
英文縮寫與中英文對照表 352