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风云三号红外高光谱探测仪的光谱定标 被引量：18
1
作者 漆成莉 周方 +2 位作者 吴春强 胡秀清 顾明剑 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期747-755,共9页
风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的... 风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的光谱定标。首先对干涉图数据进行傅里叶变换获得粗定标结果,再基于仪器参数计算仪器线型函数,进行光谱精校正,开发了风云三号D星HIRAS的光谱定标技术,并用发射前和在轨数据进行了精度验证。光谱定标方法能有效订正由于仪器离轴探元设计引起的光谱位置偏差,基于地面单色激光测量数据验证,长波4个探元20×10^(-6)左右的偏差可订正到0.5×10^(-6)(1和2探元)和7×10^(-6)(3和4探元)以内;中波1四个探元50×10^(-6)左右的偏差可分别订正到6×10^(-6)(1和3探元)、8×10^(-6)(2探元)和13×10^(-6)(4探元)以内;基于在轨数据验证三个波段光谱订正后光谱精度偏差和标准差均可达到5×10^(-6)以内。三个波段光谱定标结果均满足卫星使用技术指标10×10^(-6)的要求,有效保证了辐射精度评估和后端遥感产品开发应用的要求。 展开更多
关键词 光谱定标 红外高光谱大气探测仪 离轴效应 LBLRTM
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风云四号A星红外高光谱大气垂直探测仪观测资料质量评估 被引量：1
2
作者 王雨润 官莉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期168-179,共12页
评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)观测数据,分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬... 评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)观测数据,分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬度的变化、偏差(观测亮温与辐射传输模式模拟亮温的差)随时间、视场、纬度和天顶角的分布来评估GIIRS观测资料质量。研究结果表明:波段727.5~733.8 cm^(-1)、1 107.5~1 130 cm^(-1)和1 650~1 776.9 cm^(-1)的观测噪声超出仪器灵敏度设计指标,且这些通道的偏差和偏差标准差明显大于其他通道;除了长波观测噪声大的通道外,其余通道噪声等效温差NEdT在32×4阵列上均呈“中间小,两边大”的特征,且NEdT的分布不随纬度带和FOR阵列而改变,在进行GIIRS资料同化或变分反演时,其观测误差只用考虑不同通道在32×4阵列内的NEdT分布;由于数值预报模式的地表温度在白天时值偏低,使得模拟辐射量偏低,造成偏差绝对值减小,使偏差有明显的日变化;中波通道偏差特征基本不随32×4面阵的列而改变,主要与阵列中的行有关,在中波通道进行偏差订正时可以针对32×4面阵中行开展,基本不需要纬度带和卫星天顶角的订正。 展开更多
关键词 红外高光谱大气探测仪 噪声等效温差 偏差
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面向同化应用的红外高光谱探测资料局地综合通道选择方案及在FY-3D/HIRAS中的初步应用 被引量：2
3
作者 樊浩 王伟 +1 位作者 王金成 韩威 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期715-730,共16页
通道选择是红外高光谱探测资料同化的关键技术。为了最大限度提取红外高光谱探测资料观测信息,减少模式在青藏高原等常规观测稀少地区的初始场的误差,不同区域需要选取不同通道进行同化。基于信号自由度的通道选择方法提出一种面向资料... 通道选择是红外高光谱探测资料同化的关键技术。为了最大限度提取红外高光谱探测资料观测信息,减少模式在青藏高原等常规观测稀少地区的初始场的误差,不同区域需要选取不同通道进行同化。基于信号自由度的通道选择方法提出一种面向资料同化的红外高光谱资料的局地综合通道选择方案,该方案综合考虑了局地的大气温度垂直分布特征、背景误差协方差、仪器通道的雅克比函数、权重函数和其他影响红外高光谱模拟和同化的因素。针对CMA_GFS(原GRAPES_GFS)全球背景误差协方差,在高原和海洋两个典型区域对FY-3D/HIRAS红外高光谱资料的温度通道进行局地综合通道选择,并通过一维变分同化评估了局地综合通道选择方案对分析场的影响。结果表明,高原和海洋两个典型区域的大气温度垂直分布特征、背景误差协方差、模式垂直分层以及各通道的雅克比函数和权重函数均有明显的差异,选出的敏感通道也明显不同,相比较在其他区域选择出的通道,在对应地区选择的通道能够显著提高红外高光谱资料的同化效果。 展开更多
关键词 通道选择 红外高光谱大气探测仪 FY3D/HIRAS 卫星资料同化 CMA_GFS
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基于跨平台红外高光谱观测的对流层三维风场测量 被引量：1
4
作者 杨天杭 顾明剑 +3 位作者 胡秀清 吴春强 漆成莉 邵春沅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1131-1137,共7页
精确的风场数据对提高数值天气预报准确性具有重要意义,对流层风是改进天气预报的要素之一。虽然利用气象卫星成像仪对连续云图追踪特征目标进行导风是一种有效的风场观测方法,且在区域和全球尺度上改善了数值天气预报,但仍存在风场高... 精确的风场数据对提高数值天气预报准确性具有重要意义,对流层风是改进天气预报的要素之一。虽然利用气象卫星成像仪对连续云图追踪特征目标进行导风是一种有效的风场观测方法,且在区域和全球尺度上改善了数值天气预报,但仍存在风场高度分配模糊问题而产生误差。星基红外高光谱探测仪具备大气温湿度廓线垂直探测能力,通过分析各个垂直分层内的大气参数运动得到三维风场,能够提升风场垂直高度的准确性,改进风场高度分配模糊问题。提出了利用跨平台极轨气象卫星FY-3D星红外高光谱大气探测仪HIRAS和NOAA-20星跨轨红外探测仪CrIS交叉观测对流层三维风场的创新方法,根据两仪器近重叠轨道星下点交叉观测辐射数据匹配水汽通道图像,通过稠密光流法分析目标运动变化并计算风场,对风矢量进行质量控制后同ERA-Interim再分析资料作定量化比较,分析风速均值绝对偏差、均方根误差和风向均值绝对偏差。分别对2019年2月20日UTC世界时00:00,06:00,12:00的HIRAS和CrIS交叉数据计算200,300,400,600,650和1000 hPa六组垂直高度风场,结果表明,风速范围的变化趋势与再分析资料表现一致,风速范围随高度降低而减小,高层对20 m·s^(-1)以上风速更敏感,地表附近测得风速集中在10 m·s^(-1)以内。风速均值绝对偏差多数小于3 m·s^(-1),最大不超过4 m·s^(-1),风速均方根误差多数小于3.5 m·s^(-1),最大不超过4.5 m·s^(-1),风向均值绝对偏差多数小于30°,最大不超过40°。风场误差主要来自仪器自身设计参数不同引入辐射数据的观测偏差,以及因数据空间分辨率不同导致在图像重投影处理过程中引入的定位偏差。 展开更多
关键词 红外高光谱大气探测仪 对流层三维风场 水汽通道
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基于IASI双二氧化碳通道的一种不同高度云检测算法
5
作者 李琪 邹晓蕾 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期856-866,共11页
利用红外高光谱探测仪(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer,IASI)在二氧化碳吸收带的长短波红外通道对云反应程度的不同来探测云。依据不同通道的权重函数峰值高度和云不敏感层高度将IASI长短波红外通道进行配对,成功配对的... 利用红外高光谱探测仪(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer,IASI)在二氧化碳吸收带的长短波红外通道对云反应程度的不同来探测云。依据不同通道的权重函数峰值高度和云不敏感层高度将IASI长短波红外通道进行配对,成功配对的长短波红外通道晴空亮温之间建立线性回归模型,即通过长波红外通道亮温可以线性回归得到配对的短波通道亮温,将短波通道的晴空回归亮温和观测亮温之差定义为云指数。权重函数峰值高度位于383 hPa的云指数空间分布和云成分为冰的空间分布较为一致,尤其在赤道和低纬度地区。权重函数峰值高度位于790 hPa的云指数空间分布和低云云顶气压也有较好的一致性。 展开更多
关键词 红外高光谱探测仪 长短波红外通道 权重函数 云不敏感层 云指数
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DRP-4DVar方法同化AIRS反演资料在一次江淮流域暴雨中的应用 被引量：5
6
作者 卢冰 刘娟娟 +1 位作者 王斌 李俊 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期562-570,共9页
利用经济省时的降维投影四维变分同化方法（DRP-4DVar）,在2009年7月22~23日江淮流域的一次大暴雨过程中同化晴空条件下高光谱大气红外探测仪（AIRS）反演温度、湿度廓线,改进此次强降水过程的模拟。试验结果分析显示,同化AIRS反演的温... 利用经济省时的降维投影四维变分同化方法（DRP-4DVar）,在2009年7月22~23日江淮流域的一次大暴雨过程中同化晴空条件下高光谱大气红外探测仪（AIRS）反演温度、湿度廓线,改进此次强降水过程的模拟。试验结果分析显示,同化AIRS反演的温度及湿度场后,基于四维变分同化系统的模式约束,能够改进湿度场、高度场、高低层散度场。从累积降水量偏差图及同化试验增量图可以看到,正降水量偏差对应于正湿度增量、负位势高度增量及低层负散度高层正散度增量,负降水量偏差则与之相反。同化试验较参照试验可更好地模拟出暴雨的天气形势、对暴雨的落区及强度有更好的反映。此外,从单次同化与连续同化的试验对比结果看出,连续同化试验结果较单次同化结果有进一步的改进,说明不断加入新的观测资料可以更好地模拟强降水过程。 展开更多
关键词 降维投影 四维变分 高光谱大气红外探测仪（AIRS）反演资料 暴雨
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基于CALIPSO数据的FY-3D/HIRAS云检测方法评估
7
作者 田少龙 肖贤俊 +2 位作者 徐忠燕 李玉鹏 平凡 《大气科学》 2025年第5期1271-1283,共13页
云检测是红外高光谱辐射观测应用中的一个关键步骤,云检测的优劣直接关系到卫星数据的应用效果。McNally于2003年提出了一种基于观测和模拟亮温差值进行通道云检测的方法,目前其广泛应用在数值天气预报的卫星资料质量控制。基于McNally... 云检测是红外高光谱辐射观测应用中的一个关键步骤,云检测的优劣直接关系到卫星数据的应用效果。McNally于2003年提出了一种基于观测和模拟亮温差值进行通道云检测的方法,目前其广泛应用在数值天气预报的卫星资料质量控制。基于McNally通道云检测方法,本文首次利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)云分类数据产品,采用精确度(Precision)和召回率(Recall)两种验证指标,实现了风云气象卫星-3D(FY-3D)红外高光谱大气探测仪(HIRAS)仪器通道云检测效果的定量评估,提升了FY-3D HIRAS可同化数据量。本研究结果表明:(1)FY-3D HIRAS通道云检测的精确度为97.19%,召回率为93.74%,且虚假晴空通道(将有云通道检测为晴空通道)导致的T_(ob)-T_(bg)(观测亮温减背景亮温)的均方根误差(RSME)为0.984 K,基本在数值预报中观测误差方差范围内。由此证明该云检测方法不会影响观测资料质量,可以有效应用于数值天气预报中。(2)根据CALIPSO的不同云类型分析,层云(St)、层积云(Sc)、碎积云(Cu fra)都具有很高的精确度,但召回率比较低。高积云(Ac)、高层云(As)和深对流云(DC)都具有较高精确度与召回率。卷云(Ci)的精确度比较低,而召回率较高。 展开更多
关键词 红外高光谱大气探测仪(HIRAS) 云检测 精确度 召回率
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