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(fēng)云三號氣象衛(wèi)星大氣探測系統(tǒng)發(fā)展歷程 1
1.2 風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星微波成像儀發(fā)展歷程 4
1.3 風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星微波載荷性能指標(biāo)簡介 6
1.3.1 風(fēng)云三號微波溫度計(jì) 7
1.3.2 風(fēng)云三號微波濕度計(jì) 9
1.3.3 風(fēng)云三號微波成像儀 11
1.4 當(dāng)代國外氣象應(yīng)用衛(wèi)星代表性微波載荷簡介 12
1.4.1 先進(jìn)微波掃描輻射計(jì)(AMSR-E/AMSR-2) 14
1.4.2 先進(jìn)技術(shù)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(jì)劃微波成像儀(GMI) 17
參考文獻(xiàn) 18
第2章 氣象衛(wèi)星微波輻射傳輸計(jì)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(jì)算 22
2.2.1 矢量離散縱坐標(biāo)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(jì)算 40
2.3.1 快速透過率計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算 57
參考文獻(xiàn) 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(shù)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(yù)報(bào)技術(shù)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(fēng)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(fēng)降水對靜止軌道微波資料時(shí)間分辨率需求 70
3.2 靜止軌道微波探測頻點(diǎn)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(diǎn)特性分析 72
3.3 載荷雙邊帶參數(shù)設(shè)計(jì)仿真分析 74
3.3.1 邊帶中心頻點(diǎn)設(shè)計(jì)仿真分析 75
3.3.2 帶寬設(shè)計(jì)仿真分析 75
3.4 探測敏感度指標(biāo)設(shè)計(jì)仿真分析 77
3.4.1 仿真基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的敏感性分析 79
3.4.3 大氣上界微波輻射對大氣水汽結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)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(chǔ) 108
3.7.2 大氣參數(shù)反演仿真模擬分析 109
參考文獻(xiàn) 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(zhì)控與檢測 117
4.1.3 衛(wèi)星資料大氣廓線反演的統(tǒng)計(jì)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(fēng)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(xiàn) 143
第5章 大氣降水參數(shù)的被動微波遙感原理與應(yīng)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(shù)方法 149
5.2 基于星載微波輻射計(jì)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(shù)流程 155
5.3.2 MWRI降水反演結(jié)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(luò)反演算法原理 165
5.4.3 臺風(fēng)降水反演研究 166
5.5 主被動微波遙感器數(shù)據(jù)結(jié)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(zhǔn) 171
5.5.3 MWRI GPROF熱帶氣旋降水反演結(jié)果分析 172
5.6 FY-3C／MWRI業(yè)務(wù)降水反演算法 181
5.6.1 構(gòu)建亮溫-降水先驗(yàn)數(shù)據(jù)集 182
5.6.2 降雨判識 182
5.6.3 降雨估計(jì) 183
5.6.4 降雨業(yè)務(wù)反演總體流程 183
5.6.5 業(yè)務(wù)反演產(chǎn)品及結(jié)果檢驗(yàn) 184
5.7 大氣可降水反演算法及驗(yàn)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(yàn) 189
參考文獻(xiàn) 193
第6章 星載微波熱帶氣旋遙感研究 197
6.1 熱帶氣旋結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 200
6.2.2 微波監(jiān)測熱帶氣旋的云雨結(jié)構(gòu) 202
6.2.3 主動微波探測在熱帶氣旋監(jiān)測中的應(yīng)用 204
6.3 熱帶氣旋結(jié)構(gòu)模擬與觀測 205
6.3.1 熱帶氣旋(颶風(fēng))熱力結(jié)構(gòu)的模擬分析 205
6.3.2 熱帶氣旋云雨結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yàn) 228
6.4.4 西北太平洋熱帶氣旋中心海平面氣壓反演試驗(yàn) 229
6.5 AMSU在熱帶氣旋環(huán)境場水汽分析中的應(yīng)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(yàn) 241
6.5.4 AMSU反演臺風(fēng)環(huán)境場水汽特征分析中的應(yīng)用 244
6.6 風(fēng)云三號MWRI 熱帶氣旋強(qiáng)度估計(jì) 248
6.6.1 亮溫參數(shù)與熱帶氣旋**風(fēng)速之間的關(guān)系 249
6.6.2 臺風(fēng)強(qiáng)度估計(jì)算法的建立和結(jié)果分析 253
6.6.3 熱帶氣旋強(qiáng)度估計(jì)應(yīng)用分析 255
6.7 風(fēng)云三號MWTS-II西北太平洋熱帶氣旋強(qiáng)度估計(jì) 257
6.7.1 數(shù)據(jù)來源及處理 258
6.7.2 熱帶氣旋暖核結(jié)構(gòu)特征 259
6.7.3 熱帶氣旋中心增暖與熱帶氣旋強(qiáng)度的相關(guān)性 261
6.7.4 熱帶氣旋強(qiáng)度估計(jì)應(yīng)用與分析 262
參考文獻(xiàn) 265
第7章 氣象衛(wèi)星微波資料在數(shù)值預(yù)報(bào)中的同化應(yīng)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(zhì)量控制 274
7.2 風(fēng)云三號MWTS資料同化對臺風(fēng)路徑預(yù)報(bào)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(shí)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(fēng)分析和預(yù)報(bào)的影響 282
7.3 風(fēng)云三號微波溫度探測資料同化對全球數(shù)值預(yù)報(bào)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)偏差 287
7.4 風(fēng)云三號微波溫度計(jì)資料應(yīng)用的新方法 291
7.4.1 全天的快速輻射傳輸計(jì)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(zhì)控查找表 296
7.4.6 試驗(yàn)與結(jié)論 296
7.5 風(fēng)云三號微波濕度計(jì)探測資料全球數(shù)值預(yù)報(bào)同化應(yīng)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(jié) 311
參考文獻(xiàn) 312
第8章 風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星微波載荷輻射定標(biāo) 315
8.1 發(fā)射前真空定標(biāo) 316
8.1.1 風(fēng)云三號A星微波濕度計(jì)真空定標(biāo)試驗(yàn)簡介 318
8.1.2 主探測頻點(diǎn)(183 GHz)真空試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 319
8.1.3 真空定標(biāo)試驗(yàn)不確定性分析 322
8.2 在軌星上業(yè)務(wù)輻射定標(biāo) 323
8.2.1 在軌星上業(yè)務(wù)輻射定標(biāo)技術(shù)流程 323
8.2.2 輻射定標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)控制原理 325
8.2.3 地氣系統(tǒng)目標(biāo)亮溫輻射定標(biāo) 327
8.2.4 在軌星上業(yè)務(wù)輻射定標(biāo)結(jié)果分析 329
8.3 綜合輻射定標(biāo) 330
8.3.1 交叉定標(biāo)原理 330
8.3.2 微波外定標(biāo)技術(shù) 336
8.3.3 觀測-背景差分析技術(shù)原理 344
8.4 歷史數(shù)據(jù)再定標(biāo) 347
參考文獻(xiàn) 349
英文縮寫與中英文對照表 352