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FY-4A AGRI资料在对流尺度数值预报云初始化中的作用及对降水预报的影响分析
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作者 彭菊香 谢元富 +1 位作者 康兆萍 王阳 《大气科学》 北大核心 2025年第1期279-296,共18页
针对2020年7月1~8日梅雨期暴雨过程,利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)云分析系统融合三维雷达反射率因子和FY-4A AGRI资料的可见光、水汽、红外通道辐射数据,获取云的三维分布,并将云场内的水凝物引入初始场热启动中尺... 针对2020年7月1~8日梅雨期暴雨过程,利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)云分析系统融合三维雷达反射率因子和FY-4A AGRI资料的可见光、水汽、红外通道辐射数据,获取云的三维分布,并将云场内的水凝物引入初始场热启动中尺度预报模式,通过比较融合卫星资料前后两种方案云分析产品和降水预报的异同,重点分析融合FY-4A AGRI资料对分析场和预报场的影响。通过两种方案云产品与MODIS反演云产品的对比可发现,融合FY-4A AGRI资料能明显修正分析场的云顶高度,改善云量的水平分布,减少虚假云区。通过两种方案分析的水凝物与ERA5逐时水凝物的对比发现,融合卫星资料能在一定程度上降低云冰和云水混合比的峰值,有效剔除水凝物的虚假中心。通过两种方案预报降水与实况降水的对比发现,24 h累计降水的ETS和偏差评分均表明融合卫星资料对24 h降水预报有改进作用;逐时预报降水的FSS评分表明融合FY-4A AGRI资料能明显改善模式积分1 h的降水预报。 展开更多
关键词 fy-4a AGRI卫星数据 云分析 Local Analysis and Prediction System(LAPS) 云初始化
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FY-4A卫星地表太阳辐射产品在新疆地区的适用性研究
2
作者 王宇鹏 贺千山 +3 位作者 刘鑫 刘琼 陈勇航 孙琳琳 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期428-439,共12页
基于新疆地区不同下垫面类型的肖塘、和田、阿勒泰站辐射观测数据,评估FY-4A地表太阳辐射产品在该区域的适用性,并结合FY-4A的云覆盖率和沙尘检测数据,分析其误差来源。结果表明:从一致性来看,FY-4A与3个站点地面观测辐照度的相关系数均... 基于新疆地区不同下垫面类型的肖塘、和田、阿勒泰站辐射观测数据,评估FY-4A地表太阳辐射产品在该区域的适用性,并结合FY-4A的云覆盖率和沙尘检测数据,分析其误差来源。结果表明:从一致性来看,FY-4A与3个站点地面观测辐照度的相关系数均在0.8以上,肖塘站一致性最好,阿勒泰站次之,和田站最差。从误差方面看,FY-4A总体数值偏高且有着“高值低估,低值高估”的特点,其适用性在肖塘站最好,阿勒泰站次之,和田站最差,绝对误差分别为93.62、103.47、135.38 W/m^(2),FY-4A在3个站点的绝对误差均在夏季达到最大值(大于114.08 W/m^(2)),在冬季达到最小值(小于102.21 W/m^(2));相较于11:00—14:00,3个站点在07:00—10:00和15:00—18:00对FY-4A的误差会更大。从误差来源看,云覆盖率大于80%时两者之间相对误差大于90%的最小占比为17.05%;晴空条件下,和田站无沙尘像元,肖塘和阿勒泰站沙尘像元较非沙尘像元绝对误差分别增大38.20和15.02 W/m^(2),有云条件下和田和阿勒泰站沙尘像元较非沙尘像元绝对误差分别增大43.43和22.37 W/m^(2),而肖塘站减小80.67 W/m^(2),这是由于该站点沙尘像元样本数超过一半分布在FY-4A辐射反演效果最好的范围。 展开更多
关键词 入射太阳辐射 卫星数据 地面观测 fy-4a 云覆盖率
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基于云顶高度产品的FY-4A云导风高度再指定方法研究
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作者 马博良 陆其峰 +2 位作者 王富 华维 张晓虎 《气象》 北大核心 2025年第4期484-495,共12页
高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风... 高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风的云高,实现其高度再指定。基于ERA5再分析资料的检验结果表明:高度再指定后,高、中、低三层的FY-4A云导风均方根误差均有明显降低,分别从4.06 m·s^(-1)降至3.25 m·s^(-1),4.25 m·s^(-1)降至3.71 m·s^(-1),2.42 m·s^(-1)降至2.13 m·s^(-1)。高度再指定缓解了云导风定高偏高的问题,降低了云导风偏差,特别是慢速偏差改善明显。东北冷涡和台风暹芭等个例表明该方法能够提高云导风与背景场的一致性,在数值预报同化和天气过程分析中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 云导风 云顶高度 高度再指定 代表运动像元 fy-4a
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基于FY-4A卫星资料的保定地区对流初生研究 被引量:2
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作者 董疆南 吴剑坤 张会 《农业灾害研究》 2025年第3期210-212,共3页
为提高保定地区强对流天气的短时临近预报能力,基于FY-4A卫星资料,借鉴相关学者的对流初生(CI)识别方法,并根据FY-4A卫星的特点,对CI判据及阈值进行调整和优化。选取FY-4A卫星的6个通道数据,构建了包含12个指标的CI判据集。选取2020年6... 为提高保定地区强对流天气的短时临近预报能力,基于FY-4A卫星资料,借鉴相关学者的对流初生(CI)识别方法,并根据FY-4A卫星的特点,对CI判据及阈值进行调整和优化。选取FY-4A卫星的6个通道数据,构建了包含12个指标的CI判据集。选取2020年6月25日保定地区一次冰雹天气过程进行案例分析,使用雷达组合反射率验证该CI预警方法的准确性、时效性。结果表明,优化调整后的CI预警方法能提前30~40 min预警保定地区的强对流初生过程,为短时灾害性天气的预警提供理论支持。 展开更多
关键词 fy-4a 对流初生 强对流天气 保定地区
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宁夏强对流天气FY-4A卫星云物理参数特征
5
作者 邵建 郑鹏徽 +4 位作者 裴晓蓉 张肃诏 程瑶 马贝贝 陈豫英 《气象》 北大核心 2025年第3期337-348,共12页
采用2018—2020年FY-4A多通道扫描成像辐射计观测资料和地面观测资料,利用正态分布检验和相关性分析等统计方法,研究卫星产品在宁夏地区短时强降水、雷电、冰雹三类强对流天气中的分布特征。结果表明:强对流天气对流性的差异导致FY-4A... 采用2018—2020年FY-4A多通道扫描成像辐射计观测资料和地面观测资料,利用正态分布检验和相关性分析等统计方法,研究卫星产品在宁夏地区短时强降水、雷电、冰雹三类强对流天气中的分布特征。结果表明:强对流天气对流性的差异导致FY-4A卫星产品表现出迥异的分布特征。短时强降水时云顶温度、相当黑体温度主要集中在200~280 K,云状差异导致温度区间存在明显不同;雷电、冰雹时,主要区间位于210~270 K;超过50%的短时强降水、75%的雷电和90%以上的冰雹发生在对流层中层以上,即大致5000 m(500 hPa)以上的高空;不同对流天气云滴半径有着明显的差别,短时强降水、雷电、冰雹分别对应着较小云滴、中等云滴和较大云滴;云中液水含量高于500 g·m^(-2)时易发生短时强降水,雷电介于250~400 g·m^(-2),而冰雹则介于400~600 g·m^(-2);中等强度的对流层折叠最深深度有利于强降水和雷电发生维持,而冰雹则需要更深的折叠深度。除云顶温度及雷电、冰雹序列中的云顶高度表现为正态分布或准正态分布特征外,其余产品均呈现非正态分布特征。FY-4A产品与短时强降水显著相关的有对流层折叠最深深度、相当黑体温度、云顶温度和云中液水含量;与雷电显著相关的有对流层折叠最深深度、相当黑体温度和云顶温度;与冰雹显著相关的有云顶高度、对流层折叠最深深度、云中液水含量、相当黑体温度和云顶温度,这些产品应在监测预警中予以重点关注。 展开更多
关键词 fy-4a卫星 强对流 云物理参数 分布特征
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基于双偏振雷达和FY-4A卫星资料的一次湖南秋季强冰雹预警特征分析 被引量:1
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作者 杨湘婧 唐明晖 +2 位作者 袁韬 兰明才 彭听听 《气象》 北大核心 2025年第1期68-84,共17页
为提升秋季冰雹监测预警能力,基于双偏振雷达和风云四号A星(FY-4A)资料,对2023年11月湖南一次罕见的秋季强冰雹过程进行分析,探讨其预警特征。研究发现:(1)强冰雹由超级单体风暴产生,在降雹阶段,强回波中心(水平反射率因子Z H≥65 dBz)... 为提升秋季冰雹监测预警能力,基于双偏振雷达和风云四号A星(FY-4A)资料,对2023年11月湖南一次罕见的秋季强冰雹过程进行分析,探讨其预警特征。研究发现:(1)强冰雹由超级单体风暴产生,在降雹阶段,强回波中心(水平反射率因子Z H≥65 dBz)底部接近地面,相关系数(CC)<0.9,差分传播相移率(K DP)为空洞,差分反射率因子(Z DR)为-3~0 dB,对应直径≥5 cm的大冰雹降落,与实况吻合。(2)Z DR柱上升和下降可表征上升气流的加强和减弱,Z DR结合CC有助于识别三体散射(TBSS)和旁瓣特征。强回波面积和质心高度对超级单体风暴不同发展阶段有很好的指示作用,结合监测可使冰雹预警提前量达12 min以上。此次过程超级单体造成的TBSS长度达到罕见的73 km,TBSS的出现、风暴顶辐散呈明显减弱趋势较降雹时间提前17 min以上。(3)冰雹、雷暴大风发生区域与冰雹云黑体亮温(TBB)、云顶温度(CTT)、云顶高度(CTH)、云顶气压(CTP)梯度大值区对应较好。结合雷达分析冰雹云发展过程发现,可将TBB≤-58℃,CTT≤-56℃,CTH≥13 km,CTP≤180 hPa且TBB≤-52℃面积持续增大作为FY-4A卫星秋季冰雹云特征参量的监测预警指标。(4)TBB最大递减率发生时间较降雹时间提前11 min以上。13.3μm和10.8μm通道亮温差对冰雹云的发展和减弱反应最为敏感,6.5μm和10.8μm通道亮温差则在单站对流监测指标中对冰雹过境前后较其他亮温差反应敏感。 展开更多
关键词 秋季冰雹 双偏振雷达 fy-4a卫星 预警指标 超级单体 三体散射(TBSS)
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地基GNSS实时FY-4A分层水汽校正
7
作者 陈新欣 张卫星 楼益栋 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期66-76,共11页
为了进一步充分利用风云四号A星(FY-4A)水汽产品高空间分辨率和垂直分层信息,提出一种地基全球卫星导航系统(GNSS)实时FY-4A分层水汽校正方法:结合GNSS水汽产品精度高、不受天气影响的优点,提出使用支持向量回归(SVR)方法,利用GNSS水汽... 为了进一步充分利用风云四号A星(FY-4A)水汽产品高空间分辨率和垂直分层信息,提出一种地基全球卫星导航系统(GNSS)实时FY-4A分层水汽校正方法:结合GNSS水汽产品精度高、不受天气影响的优点,提出使用支持向量回归(SVR)方法,利用GNSS水汽数据对河南省2021年7月13日至25日的FY-4A大气水汽总量及分层水汽含量实时产品进行校正。结果表明,在正常天气和多云天气下,校正后的产品在整层水汽,即大气可降水量(PWV)方面的精度较FY-4A产品可分别提升15.58%和15.33%;分层水汽(LPW)校正产品在各高度层也有不同程度的精度提升,最高可达12%;同时,SVR模型在填补FY-4A数据空白区域方面,展现出预测精度和稳定性,可有效提高FY-4A实时分层水汽产品的精度,优于传统的线性插值方法,能够为大气水汽数据的多源融合提供参考。 展开更多
关键词 水汽融合 风云4号A星(fy-4a) 支持向量回归(SVR) 分层水汽(LPW)
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基于机器学习的FY-4A气溶胶光学厚度反演
8
作者 陈薪 施国萍 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第1期213-220,共8页
我国新一代静止气象卫星FY-4A搭载了先进静止轨道辐射成像仪(advanced geostationary radiation imager,AGRI),为了针对AGRI数据的特点开发基于机器学习算法的高时空分辨率AGRI气溶胶数据集,利用2021年中国及周边地区67个全球地基气溶... 我国新一代静止气象卫星FY-4A搭载了先进静止轨道辐射成像仪(advanced geostationary radiation imager,AGRI),为了针对AGRI数据的特点开发基于机器学习算法的高时空分辨率AGRI气溶胶数据集,利用2021年中国及周边地区67个全球地基气溶胶自动观测网络系统(aerosol robotic network,AERONET)站点数据,选取AGRI数据中表观反射率数据、观测角度数据、高程和MODIS的地表反射率等因子,采用随机森林(random forest,RF)、梯度增强回归(gradient boosting regression tree,GBRT)、极端梯度增强(extrme gradient boosting,XGBoost)和反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)4种机器学习方法反演气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)。根据模型评价指标选择最优模型,实现基于FY-4A的AOD反演,空间分辨率4 km,并与时刻相近的MODIS气溶胶产品进行对比分析。结果表明:4种机器学习建立的AOD反演模型相关系数R均在0.90以上,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)均在0.09和0.14以下,机器学习模型对AOD反演具有一定的可行性;GBRT模型在4种机器学习中反演精度最优,验证误差中R为0.82,MAE为0.16,RMSE为0.25,47%的反演结果落在期望误差内,表明GBRT反演出的FY-4A AOD与站点观测值基本一致;将GBRT模型反演的AOD结果与MODIS气溶胶产品进行对比验证,发现FY-4A AOD反演结果与MODIS AOD在空间分布上具有较好的一致性,83.57%的网格偏差集中在[-1.0,0)之间,FY-4A AOD反演值相对MODIS AOD略高。 展开更多
关键词 机器学习 气溶胶光学厚度 fy-4a/AGRI数据 AERONET MODIS AOD产品
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基于FY-4A卫星观测估算全天空条件下地表太阳辐照度
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作者 刘笑 杨丽薇 +2 位作者 花家嘉 高晓清 贾东于 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期184-189,共6页
为提高全天空条件下地表太阳辐照度(SSI)的估算精度,基于FY-4A/AGRI卫星在甘肃和河北省7个SSI站点的可见光通道数据、观测数据以及McClear晴空模型数据,重新构建Heliosat-2模型中晴空指数和云反照率之间的关系,评估改进后模型的适用性.... 为提高全天空条件下地表太阳辐照度(SSI)的估算精度,基于FY-4A/AGRI卫星在甘肃和河北省7个SSI站点的可见光通道数据、观测数据以及McClear晴空模型数据,重新构建Heliosat-2模型中晴空指数和云反照率之间的关系,评估改进后模型的适用性.结果表明,改进的Heliosat-2模型提高了SSI的估算精度,估算的平均偏差绝对值由14.6 W/m^(2)降至3.59 W/m^(2),均方根误差由42 W/m^(2)降至37.54 W/m^(2),决定系数(R^(2))由0.64升至0.69.在不同观测地点、不同季节,估算的效果有所差异.3个验证站的数据中,改进的Heliosat-2模型在围场站的表现最好;估算的秋季SSI的平均偏差绝对值、均方根误差较小,R^(2)=0.7,拟合效果最好;在冬季的平均偏差绝对值最大,R^(2)=0.53,拟合效果较差. 展开更多
关键词 地表太阳辐照度 全天空条件 fy-4a/AGRI卫星 Heliosat-2模型 云反照率
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FY-4A/4B温湿廓线检验及在贵州冰雹过程中的应用分析
10
作者 李力 李彦霖 +2 位作者 杨静 周永水 周明飞 《气象》 北大核心 2025年第8期964-977,共14页
为评估FY-4A/4B静止轨道干涉式红外探测仪(GIIRS)反演的温湿廓线产品在贵州的精度和业务应用效果,以贵阳、威宁两站实况探空和ERA5再分析资料为基准,对FY-4A温度廓线、FY-4B温湿廓线进行了检验。结果表明:实际业务中可以考虑只剔除不可... 为评估FY-4A/4B静止轨道干涉式红外探测仪(GIIRS)反演的温湿廓线产品在贵州的精度和业务应用效果,以贵阳、威宁两站实况探空和ERA5再分析资料为基准,对FY-4A温度廓线、FY-4B温湿廓线进行了检验。结果表明:实际业务中可以考虑只剔除不可用数据,而保留质量最优和较好数据,最大程度保留温湿廓线的完整性。云对GIIRS探测温湿廓线影响较大,有云时FY-4A温度均方根误差比无云和云边界时分别增加1.19℃、0.96℃,FY-4B温度分别增加1.52℃、1.21℃,比湿分别增加1.28g·kg^(-1)、0.95g·kg^(-1),且有云时不同高度的数据分布离散度增大。与不同季节贵阳和威宁实况探空对比表明,卫星反演的温湿廓线能较好体现贵阳和威宁由于地形不同而表现出的不同季节大气层结特征。选取2023年贵州三次区域性冰雹过程评估FY-4A/4BGIIRS产品应用效果,结果表明GIIRS产品与贵阳和威宁两站的实况探空较为一致,高时空分辨率的温湿廓线有助于追踪大气层结变化,冰雹发生前“上干下湿”的不稳定度增加,对冰雹天气的潜势预报有较强指示意义。但对近地层大气温湿反演误差较大,导致对流有效位能低估、低层探空形态改变,使用地面气象观测站2m温度和露点温度订正后,可以显示出较大的对流有效位能,以及有利于雷暴大风发生的探空结构,对预报员进行分类强对流短时临近预报有较好的参考作用。 展开更多
关键词 fy-4a/4B GIIRS产品 温湿廓线 对比检验 冰雹预报
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基于FY-4A卫星资料的四川盆地MCC初生和成熟阶段特征 被引量:19
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作者 张琪 任景轩 +2 位作者 肖红茹 王佳津 肖递祥 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期863-873,共11页
利用高频次FY-4A数据资料,研究了四川盆地2018年中尺度对流复合体MCC(mesoscale convective complex)初生和成熟阶段的卫星云图特征。结果表明,MCC对流云团面积在初生阶段和成熟阶段分别以0~50 pixels(15 min)^(−1)和150~200 pixels(15 ... 利用高频次FY-4A数据资料,研究了四川盆地2018年中尺度对流复合体MCC(mesoscale convective complex)初生和成熟阶段的卫星云图特征。结果表明,MCC对流云团面积在初生阶段和成熟阶段分别以0~50 pixels(15 min)^(−1)和150~200 pixels(15 min)^(−1)的速率增长,最强可达7000~10000 pixels左右。亮温梯度大值区位于初生阶段的低空入流区一侧,集中在云顶纹理最为丰富的240 K等值线附近,最大值为30°C~40°C,基本消失于成熟阶段。云顶红外IR1(infrared radiation 1 channel)和水汽通道IR3(water vapor channel)最低亮温值在初生和成熟阶段变化趋势一致,均为初生阶段迅速下降至190 K左右的最低谷,而成熟阶段维持最低值基本无变化。初生和成熟阶段的IR1和IR3降温率R(cloud top cooling rate)分布形态相似,初始阶段低空入流区一侧的240 K等值线附近的降温率达−40 K(15 min)^(−1),为显著降温区,成熟阶段的降温幅度普遍升至−25~−10 K(15 min)^(−1)。MCC主体云区初生和成熟阶段的亮温差正负值区分界线基本与221 K等值线重合,最大值分别为6~10 K和0–6 K,且初始阶段低层入流区的降温最为剧烈,达15~20 K(15 min)^(−1)之多,而成熟阶段基本无变化。 展开更多
关键词 中尺度对流辐合体 初生阶段 成熟阶段 fy-4a 亮温差
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FY-4A卫星云导风观测误差优化及同化效果影响研究 被引量:6
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作者 陈耀登 沈洁 +1 位作者 范水勇 王程 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期418-427,共10页
为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,... 为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,利用默认观测误差和新观测误差进行了为期一个月的循环同化及预报试验,并分析了试验期间的台风预报效果。结果表明:相较于默认观测误差,FY-4A云导风产品的新观测误差垂直结构特征更加明显;采用本研究统计的FY-4A云导风观测误差,能够在默认观测误差的基础上改善风场的分析和预报效果;试验期间的两个台风个例分析表明,新观测误差也能够减小台风路径的预报误差。 展开更多
关键词 资料同化 fy-4a 云导风 观测误差
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基于FY-4A地面辐射产品的太阳能资源短临预报方法研究 被引量:4
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作者 叶冬 梁进秋 +2 位作者 申彦波 王传辉 常蕊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第4期1030-1040,共11页
利用FY-4A的地面入射辐射数据和地面气象站的辐射数据,采用基于均生函数的短临预报方法获得预报辐射,并对其进行滚动订正。以山西太原站为例,对2019年进行试验,结果表明:新一代静止气象卫星FY-4A提供的高时空分辨率辐射相关产品可以为... 利用FY-4A的地面入射辐射数据和地面气象站的辐射数据,采用基于均生函数的短临预报方法获得预报辐射,并对其进行滚动订正。以山西太原站为例,对2019年进行试验,结果表明:新一代静止气象卫星FY-4A提供的高时空分辨率辐射相关产品可以为短临预报提供比较可靠的初始数据。基于卫星辐射产品的短临预报能抓住天气变化带来的影响,经过订正的短临预报辐射能得到有效改进。晴天情况下,短临预报总辐射从订正前的最大偏差120 W·m^(-2)左右改进到订正后的40 W·m^(-2)左右。多云天情况下,平均绝对误差下降到14 W·m^(-2)。阴天情况下,平均绝对误差下降到56 W·m^(-2)。从不考虑时间变化的16个预报时间步长的综合统计分析看,订正后的短临预报总辐射和观测总辐射在每个预报时间步长都吻合得非常好,相对误差从44.7%~66.4%下降到21.3%~54.3%,均方根误差从166.4~198.8 W·m^(-2)下降到132.2~189.9W·m^(-2);从整点预报时刻的全年综合统计分析看,订正后的相关系数总体比订正前提高,从0.77~0.84提高到0.79~0.88,仅在15:00(北京时)略有下降,均方根误差从162.7~197.1W·m^(-2)下降到129.3~180.9 W·m^(-2),平均相对误差从46.0%~76.8%下降到24.0%~46.5%;本方法可做全圆盘任意时刻的短临预报。 展开更多
关键词 fy-4a 辐射 短临预报 订正
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面向资料同化的FY-4A卫星GIIRS探测仪偏差特征分析和偏差订正 被引量:4
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作者 刘娟娟 徐兰 +5 位作者 成巍 王斌 巩欣亚 邓中仁 李亚云 狄迪 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第2期275-292,共18页
干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,简称GIIRS)是国际上第一部对地静止卫星平台上的高光谱红外大气垂直探测仪,能为对流尺度区域模式预报提供所需的高时空和高光谱分辨率的大气状态信息。本文利用... 干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,简称GIIRS)是国际上第一部对地静止卫星平台上的高光谱红外大气垂直探测仪,能为对流尺度区域模式预报提供所需的高时空和高光谱分辨率的大气状态信息。本文利用高分辨率区域模式WRF及其同化系统WRFDA对GIIRS观测的偏差(观测亮温减去模拟亮温,记为O-B)分布特征进行了全景分析,结果表明:长波通道O-B偏差和标准差普遍小于中波通道,且都存在一段受污染的通道。O-B偏差的日变化和偏差与卫星天顶角的关系相对较弱,而所有筛选通道的偏差都与亮温值及卫星的扫描阵列位置有关,偏差的水平分布主要表现出“阵列偏差”的特征。2020年重新定标后,GIIRS观测数据质量比2019年有明显提高。在此基础上进一步进行了偏差订正试验,试验发现选取扫描阵列作为偏差订正的主要因子,都能有效地改进2019年和2020年筛选出的GIIRS通道的偏差,订正后O-B和O-A的系统性误差(偏差)都变小。该研究结果可为全球/区域模式中同化GIIRS长波及中波通道的辐射资料提供参考。 展开更多
关键词 风云四号A星(fy-4a) 干涉式大气垂直探测仪(GIIRS) 偏差订正 卫星资料同化
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FY-4A数据在2021年1月6—8日寒潮监测中应用 被引量:1
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作者 牛宁 任素玲 覃丹宇 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第6期661-674,共14页
基于静止气象卫星图像解译理论和位涡理论,应用FY-4A水汽图像、干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)产品和欧洲中心第五代大气再分析资料(ERA5)对2021年1月6—8日我国中东部地区寒潮天气进行分析。结果表明:高空冷涡和地面冷高压是影响此次寒... 基于静止气象卫星图像解译理论和位涡理论,应用FY-4A水汽图像、干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)产品和欧洲中心第五代大气再分析资料(ERA5)对2021年1月6—8日我国中东部地区寒潮天气进行分析。结果表明:高空冷涡和地面冷高压是影响此次寒潮天气的主要影响系统,冷空气5日08:00从贝加尔湖南部向东、向南加强发展,8日20:00减弱;对比FY-4A/GIIRS与ERA5850 hPa 24 h变温数据发现:两种数据反映的对流层低层冷空气东移南下特征和正负变温区域分布特征基本一致,FY-4A/GIIRS 850 hPa 24 h负变温中心和0℃等变温线的位置与ERA5数据接近,FY-4A/GIIRS 850 hPa 24 h变温中心值强度略大于ERA5。水汽图像暗区变暗附近的高层位涡的增加激发高层气旋性环流后侧下沉运动增强,干空气下沉造成了地面高压增强;500 hPa冷涡中心附近绝对涡度增加是引起冷空气增强的原因之一;冷空气急剧增强时段,中低层位涡的加大引起地面冷空气堆积,寒潮增强。FY-4A/GIIRS温度产品反映的冷空气移动特征与位涡理论对冷空气增强原因分析结果一致,说明应用FY-4A/GIIRS温度产品能够有效监测分析寒潮冷空气演变特征。 展开更多
关键词 fy-4a水汽图像 GIIRS温度廓线 位涡 寒潮
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基于FY-4A卫星数据反演气溶胶光学厚度及分析应用 被引量:10
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作者 许梦婕 鲍艳松 +2 位作者 许丹 陆其峰 张兴赢 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期5162-5168,共7页
风云四号A星(FY-4A)是我国新一代静止气象卫星,多通道扫描成像辐射计(AGRI)是风云四号静止气象卫星的主要载荷之一.为探究FY4A数据用于气溶胶光学厚度(AOD)反演的可行性,基于FY-4A/AGRI数据,利用暗像元算法对2019年2月23~26日及10月27~3... 风云四号A星(FY-4A)是我国新一代静止气象卫星,多通道扫描成像辐射计(AGRI)是风云四号静止气象卫星的主要载荷之一.为探究FY4A数据用于气溶胶光学厚度(AOD)反演的可行性,基于FY-4A/AGRI数据,利用暗像元算法对2019年2月23~26日及10月27~30日京津冀地区AOD进行反演研究,并与AERONET地基观测AOD数据进行了对比分析.结果表明,基于FY-4A数据及构建响应函数库,通过暗像元方法能较好的反演出京津冀地区气溶胶空间分布;AOD主要的高值区体现在京津冀中南部地区并向周边郊区逐渐降低,在AOD值较大时此特征较为明显;将反演值与同期AERONET地基观测数据对比验证,相关系数达到0.869,均方根误差为0.221,表明AOD反演值与观测值吻合较好,FY-4A卫星数据反演AOD具有一定可行性. 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度 暗像元算法 fy-4a/AGRI AERONET
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基于FY-4A卫星探测区域模式背景误差和观测误差估计的长波红外通道选择研究 被引量:15
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作者 尹若莹 韩威 +1 位作者 高志球 王根 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期898-910,共13页
中国新一代静止气象卫星风云四号A星(FY-4A)上搭载的干涉式大气垂直探测仪GIIRS (Geostationary Interferometric Infrared Sounder)是世界上首台在静止轨道运行的高光谱红外探测仪器,拥有1650个通道,其中长波通道689个,中波通道961个... 中国新一代静止气象卫星风云四号A星(FY-4A)上搭载的干涉式大气垂直探测仪GIIRS (Geostationary Interferometric Infrared Sounder)是世界上首台在静止轨道运行的高光谱红外探测仪器,拥有1650个通道,其中长波通道689个,中波通道961个。由于计算机存储能力、数据传输和变分同化时效性等限制,目前很难在业务环境中同化全部通道,并且多通道卫星信息往往存在一定的空间相关和光谱相似,故在实际应用中必须降低高光谱资料的通道维数,去除数据冗余和观测相关性,挑选出对特定目标起主要作用的通道子集,进而利用有限的通道来最大限度地提供观测信息。考虑GRAPES (Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)数值预报系统估计得到的FY-4A观测范围内的背景误差协方差矩阵,并且在GIIRS观测误差后验重估计的基础上,结合通道权重函数峰值和信息熵分步迭代法对其长波通道进行了通道选择研究和试验。结果表明,在给定选择通道个数时,权重函数法和信息熵方法得到的通道组合进行温度和湿度误差分析时误差整体比单一方法小,在给定通道个数(40个)少于单一方案(50个)时,误差分析结果相当。GIIRS最优通道选择的研究为该资料的同化应用建立了基础。 展开更多
关键词 风云四号A星(fy-4a) 干涉式大气垂直探测仪 通道选择 背景误差协方差 观测误差
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我国台风高发期东海和南海海区GIIRS/FY-4A温度反演廓线精度研究 被引量:8
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作者 黄艺伟 陈淑仪 +5 位作者 何敏 张蕾 赵兵科 刘琼 陈勇航 邬贤文 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期277-288,共12页
基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5,对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究,结果表明:(1)东海海区,无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K,150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K,450 hP... 基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5,对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究,结果表明:(1)东海海区,无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K,150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K,450 hPa至近海面RMSE在2 K以内。质量控制1的数据反演精度低且随高度的增加误差增大;有云时,质量控制0和1的反演数据总体RMSE为4.72 K和5.55 K。(2)南海海区,无云时,质量控制0的数据总体RMSE为1.67 K,150~800 hPa范围内RMSE小于1 K,反演精度较东海海区略高。质量控制1的数据RMSE为5.07 K。有云时,质量控制0和1的数据RMSE为6.68 K和7.56 K。(3)随着台风“利奇马”等级加强直至最大等级(海上发展阶段),GIIRS可信度较高的反演数据量呈现下降趋势,反演台风周边热力结构存在诸多不确定性,需要借助其他资料进行验证。 展开更多
关键词 温度廓线 GIIRS/fy-4a ERA5 精度
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FY-4A地表太阳入射辐射产品在山西高原的适用性研究 被引量:17
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作者 梁进秋 申彦波 +2 位作者 胡丽琴 吴林栋 施占军 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第12期1575-1585,共11页
以山西高原为研究区域,利用区域内3个国家级气象站的逐分钟辐射观测数据,对FY-4A的地表太阳入射辐射产品质量进行对比检验。结果表明:该产品与地面观测数据的相关性很高,能够较好地反映气象因素变化对太阳辐射的影响;但总辐照度数值总... 以山西高原为研究区域,利用区域内3个国家级气象站的逐分钟辐射观测数据,对FY-4A的地表太阳入射辐射产品质量进行对比检验。结果表明:该产品与地面观测数据的相关性很高,能够较好地反映气象因素变化对太阳辐射的影响;但总辐照度数值总体偏高,相对误差随地面观测总辐照度的升高而降低,早晚误差大,中午误差小;3个站横向对比来看,年总辐射曝辐量越高,相对误差越小;由于FY-4A地表太阳入射辐射反演算法中太阳天顶角的临界值设为70°,导致全年白天无观测时次约占1/3,且冬季多于夏季,使得冬季的月总辐射曝辐量偏低而夏季偏高。FY-4A地表太阳入射辐射的上述特点基本都源自其反演算法或参数设置,因此具有普适性;由于相对误差呈现出较强的规律性,使得下一步对该产品进行订正、大幅降低误差水平成为可能。 展开更多
关键词 fy-4a 地表太阳入射辐射产品 总辐照度 适用性
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FY-4A地面太阳辐射产品在贵州高原山区的适用性研究 被引量:11
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作者 丁立国 申彦波 +2 位作者 马勋丹 朱军 谭娅姮 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第4期1041-1050,共10页
利用贵州高原山区7个辐射站数据,对FY-4A地面太阳辐射产品(以下简称FY-4A-GSRP)数据质量进行检验分析,再进一步订正反演总辐射数据。结果表明:FY-4A-GSRP与地面观测总辐射均呈现中午高早晚低、夏春高冬秋低的变化特征,两者相关性显著,但... 利用贵州高原山区7个辐射站数据,对FY-4A地面太阳辐射产品(以下简称FY-4A-GSRP)数据质量进行检验分析,再进一步订正反演总辐射数据。结果表明:FY-4A-GSRP与地面观测总辐射均呈现中午高早晚低、夏春高冬秋低的变化特征,两者相关性显著,但FY-4A-GSRP总辐射曝辐量数值总体偏高,相对误差随地面观测总辐射曝辐量的升高而减小,早晚误差大,中午误差小;通过比对检验分析,总辐射数值越高,相对误差水平越低,但总辐射曝辐量数值的大小对两者的相关性影响不大;采用一元线性回归模型对FY-4A-GSRP进行订正,小时尺度和日尺度订正结果都能较好地降低相对误差水平,但订正结果存在过订正问题,如何选择合适的订正模型提高FY-4A-GSRP精度将是今后产品订正研究的重点内容。 展开更多
关键词 太阳辐射 fy-4a-GSRP 相对误差 比对分析 订正
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