静止轨道微波卫星大气探测能力分析和观测仿真

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作者 毕研盟 杨军 +7 位作者 窦芳丽 韩阳 王嘉琛 李小青 徐榕焓 胡菊旸 廖蜜 张德军 《大气科学》 北大核心 2025年第4期1020-1029,共10页

静止轨道微波探测卫星搭载微波探测仪,利用平台相对地球静止特点,以及微波对云雨的穿透能力,可以对大气实现高频次、全天时和全天候观测,为数值天气预报、灾害性天气研究提供高价值数据。本文对正在研制中的中国风云四号静止轨道微波卫... 静止轨道微波探测卫星搭载微波探测仪,利用平台相对地球静止特点,以及微波对云雨的穿透能力,可以对大气实现高频次、全天时和全天候观测,为数值天气预报、灾害性天气研究提供高价值数据。本文对正在研制中的中国风云四号静止轨道微波卫星探测能力进行了较全面的介绍和分析,其搭载的毫米波亚毫米波探测仪新增加了现有低轨卫星上所没有的55 GHz微波高光谱频段和380~425 GHz太赫兹通道,极大拓展了探测仪对大气状态、云参数的观测能力。通过仿真技术给出了卫星特有的观测几何特点,结合ARMS(Advanced Radiative Transfer Modeling System)快速模式和背景场,以1小时分辨率模拟了典型台风云雨场景下探测仪所有通道的亮温观测值,展示了微波星的观测特点,为未来应用提供参考。 展开更多

关键词 静止轨道微波卫星 大气探测 微波高光谱 太赫兹 观测仿真

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基于站址分集策略的风云四号卫星接收系统的实现

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作者 裘奕 王英强 +2 位作者 周志翔 曾莎莎 张宝 《无线电通信技术》 北大核心 2025年第3期625-630,共6页

以风云四号B星数据Ka频段接收系统为研究对象,采用站址分集策略,在北京气象卫星地面站和乌兰察布气象卫星地面站同步接收卫星数据的支持下,选择信道存取数据单元(Channel Access Data Unit,CADU)数据作为两站间数据匹配的处理单元,通过... 以风云四号B星数据Ka频段接收系统为研究对象,采用站址分集策略,在北京气象卫星地面站和乌兰察布气象卫星地面站同步接收卫星数据的支持下,选择信道存取数据单元(Channel Access Data Unit,CADU)数据作为两站间数据匹配的处理单元,通过基于数据质量信息的择优技术,实时将多路数据择优合成为一路高质量数据,实现了我国首个基于站址分集接收策略的卫星接收系统。实际验证结果证明,该策略大大降低了雨衰对Ka频段数据接收的负面影响,也为气象卫星事业高质量发展提供了技术支撑。 展开更多

关键词 Ka频段数据接收 静止轨道气象卫星 分集接收 择优合成

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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DINEOF的风云极轨气象卫星海表温度重构方法研究 被引量：4

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作者 宋晚郊 张鹏 +2 位作者 孙凌 唐世浩 周芳成 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2022年第2期10-18,共9页

海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数,日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率,但是... 海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数,日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率,但是红外遥感反演的海温产品受到云、雾和霾的影响,在云下存在大面积、无规律的缺值;微波辐射计反演的海温产品空间分辨率低,但可穿透云层,实现全天候海温观测。本文基于风云三号B、C、D三颗极轨气象卫星红外和微波遥感仪器反演的海温资料,利用经验正交函数插值法(DINEOF)重构得到全球海表温度产品。与全球分析场日平均海温OISST数据进行比较可知:原始海温资料的均方根误差为0.59~0.70℃,DINEOF重构后海温资料均方根误差降至0.10~0.34℃;相关系数从0.33~0.48提升到0.78~0.98。多传感器重构海温数据空间分布上连续可信,能够监测不同季节的海温变化特征及暖池空间模态。风云三号气象卫星微波遥感的加入显著提升了重构海温的空间连续覆盖率和时间分辨率。 展开更多

关键词 海面温度重构 DINEOF方法 风云三号卫星

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2021年2月北美极端低温暴雪的卫星遥感监测 被引量：9

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作者 任素玲 牛宁 +3 位作者 覃丹宇 杨冰韵 徐榕焓 咸迪 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期696-710,共15页

利用气象卫星数据和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,在开展卫星数据误差分析的基础上,研究2021年2月北美冬季风暴乌里发生的气候背景、发展演变、极涡活动对乌里的触发作用及造成极端低温和降雪的大气影响因子等。结果表明:与ERA5... 利用气象卫星数据和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,在开展卫星数据误差分析的基础上,研究2021年2月北美冬季风暴乌里发生的气候背景、发展演变、极涡活动对乌里的触发作用及造成极端低温和降雪的大气影响因子等。结果表明:与ERA5温度相比,FY-3D/VASS温度在北美地区100,400 hPa和850 hPa的平均绝对偏差分别为1.14℃,1.44℃和2.63℃,可满足冬季极端冷事件监测服务需求;2021年2月北美大陆冷空气活动关键区(50°~80°N,50°~150°W)西部温度较历史同期偏低4~8℃,2月上旬冷空气强度最强,温度距平百分比达70%;在东北太平洋暖高压脊引导下,极涡加强南下,极涡中心西侧横槽转竖过程中冷空气向南爆发,对流层中高层高位涡异常南伸为乌里的生成提供了高层动力强迫,低层冷空气南下和墨西哥湾沿副热带高压西侧向北输送的暖湿气流在美国南部交汇,触发了乌里低层低涡及云系的快速发展;造成强降雪的风暴乌里云系具有对流特征,冷锋云带和头部云顶亮温大部分低于-40℃,部分低于-52℃,闪电活跃。 展开更多

关键词 风云气象卫星 FY-3D/VASS温度和湿度 北美冬季风暴乌里 极涡 位涡

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一种基于静止卫星的海面风矢量估测方法 被引量：4

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作者 张云开 徐娜 +1 位作者 翟晓春 张鹏 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期225-236,共12页

参考大气动力学理论中风随高度、纬度的分布特征,提出一种基于静止卫星低层大气导风利用全连接神经网络估测海面风的新思路,构建基于卫星遥感数据的全连接神经网络海面风矢量估测模型,实现基于大气导风的海面风估测。基于GOES-16先进基... 参考大气动力学理论中风随高度、纬度的分布特征,提出一种基于静止卫星低层大气导风利用全连接神经网络估测海面风的新思路,构建基于卫星遥感数据的全连接神经网络海面风矢量估测模型,实现基于大气导风的海面风估测。基于GOES-16先进基线成像仪可见光通道0.5 km分辨率大气导风开展试验,并与2021年1月1日—12月31日北美近海岸和海上93个美国国家数据浮标中心浮标数据比对,结果表明:全连接神经网络估算得到基于大气导风的海面风风速均方根误差不大于1.5 m·s^(-1),较传统模型降低0.24 m·s^(-1)。将模型应用于飓风场景,通过与2022年3个北大西洋飓风和3个东太平洋飓风共13个时次的再分析数据比对表明:基于大气导风的海面风风速均方根误差不大于1.1 m·s^(-1),相较于传统经验模型降低0.04 m·s^(-1),在低风速区无系统性偏差。 展开更多

关键词 海面风矢量 大气导风 全连接神经网络 低层大气

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沙尘暴天气下云的飞机观测研究 被引量：3

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作者 马新成 毕凯 +2 位作者 王飞 高洋 黄梦宇 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期323-336,共14页

沙尘暴天气下云的飞机观测极其缺乏,为了研究亚洲中蒙地区沙尘气溶胶对云的影响,利用北京地区云的综合外场观测试验数据,分析2009年4月24日由蒙古气旋和冷锋造成的强沙尘暴天气下云的观测个例,对比分析沙尘云和清洁云垂直观测。结果表明... 沙尘暴天气下云的飞机观测极其缺乏,为了研究亚洲中蒙地区沙尘气溶胶对云的影响,利用北京地区云的综合外场观测试验数据,分析2009年4月24日由蒙古气旋和冷锋造成的强沙尘暴天气下云的观测个例,对比分析沙尘云和清洁云垂直观测。结果表明:从亚洲中蒙地区输送的沙尘气溶胶是华北区域重要的冰核来源,可被垂直输送至云顶以上3200 m高度,并通过改变冰晶形成过程影响云顶温度(-6~-3℃)较高的积云性层积云微物理结构。在相同温度下,沙尘云中冰晶平均数浓度较清洁云增加近10倍,液态水含量减少约1倍,云中形成大量小冰晶粒子,凇附过程受到抑制,降水粒子平均数浓度较清洁云中明显减少10倍以上,无论云滴、冰雪晶还是降水粒子谱宽均较清洁云明显变窄,并最终减弱降水,对华北区域的天气和气候产生重要影响。 展开更多

关键词 沙尘气溶胶 飞机观测 层积云 沙尘暴 蒙古气旋

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卫星遥感北大西洋风暴“尤尼斯”生成和发展特征

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作者 任素玲 毛冬艳 +2 位作者 蒋建莹 杨冰韵 牛宁 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期80-94,共15页

2022年2月中旬,北大西洋冬季风暴“尤尼斯”(Eunice)给欧洲中、西部带来严重自然灾害。以卫星观测数据为主,研究了“尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等。结果表明:“尤尼斯”活... 2022年2月中旬,北大西洋冬季风暴“尤尼斯”(Eunice)给欧洲中、西部带来严重自然灾害。以卫星观测数据为主,研究了“尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等。结果表明:“尤尼斯”活动期间,北半球高纬度西半球偏冷、东半球偏暖,极涡偏向北美大陆,北美极区附近平均气温偏低。“尤尼斯”的生成和北美极区附近极涡分裂南下的冷空气沿着西风带东传有关。爆发性发展期间,海平面气压下降率约40 hPa/(24 h),远超爆发性发展指标(24 hPa/(24 h)),且出现在海温正距平区。格陵兰岛南部气旋提供的极区冷空气对爆发性发展尤为重要,该冷空气在北大西洋洋面形成强西北风转偏西风,表现为排列整齐的大范围细胞状积云一直延伸至风暴中心附近,卫星水汽图像上表现为快速增强的干侵入特征,并伴有高位涡异常。发展至最强阶段,高位涡向下伸展,400 hPa最强高位涡区位于风暴中心的正上方,500 hPa以下高位涡向东南方向倾斜,并伴随着对流层中、下层强下沉运动,下沉运动为低空风速增强提供了一定的高空能量来源,高位涡侵入的下方也有利于低层气旋式环流发展。 展开更多

关键词 风云气象卫星 北大西洋冬季风暴“尤尼斯” 卫星洋面风 极涡

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新一代静止气象卫星测定轨技术的发展研究

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作者 李欢 张志清 +4 位作者 王延光 张亢 宋宝相 曲博 韩琳 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期53-64,共12页

中国新一代静止气象卫星—风云四号(FY-4),包括光学和微波探测两种类型的卫星,将呈现多颗卫星同时在轨的状态.测距、轨道确定和预报(称为测定轨)是卫星图像导航、姿态机动和轨道管理的支撑系统,具有高精度和快速响应的特点.针对地面测... 中国新一代静止气象卫星—风云四号(FY-4),包括光学和微波探测两种类型的卫星,将呈现多颗卫星同时在轨的状态.测距、轨道确定和预报(称为测定轨)是卫星图像导航、姿态机动和轨道管理的支撑系统,具有高精度和快速响应的特点.针对地面测距定轨系统在发展中表现出来的问题和局限性,以及静止气象卫星采用全球导航卫星系统(GNSS)测定轨的精度和时效性问题,进行了仿真,获得了北斗导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和它们组合的连续可同时接收的卫星数量、定位精度等参数.分析表明,GNSS测定轨满足新一代静止气象卫星发展要求. 展开更多

关键词 静止气象卫星 测距 轨道确定 全球导航卫星系统

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“亚洲水塔”大气水分循环及其全球效应

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作者 徐祥德 蔡雯悦 +3 位作者 孙婵 唐懿 董娜 马耀明 《气象学报》 北大核心 2025年第4期873-886,共14页

青藏高原是世界上总辐射量最高的地区,也是全球超太阳常数的极值区域之一,故形成了一个“嵌入”大气对流层中部巨大的热源,并可一直伸展到自由大气,其超越了世界上任何超级城市群所产生的“中空热岛”效应。青藏高原到黄土高原二阶梯大... 青藏高原是世界上总辐射量最高的地区,也是全球超太阳常数的极值区域之一,故形成了一个“嵌入”大气对流层中部巨大的热源,并可一直伸展到自由大气,其超越了世界上任何超级城市群所产生的“中空热岛”效应。青藏高原到黄土高原二阶梯大地形的“热力驱动”可作为“放大的海陆温差”季风效应,对区域乃至全球大气环流系统的动力“驱动”产生了难以估计的效应。青藏高原是亚洲区域低云量最为集中、对流活动最为活跃的地区,其特殊的湍流-对流触发机制为“亚洲水塔”云水资源提供了关键的能量驱动。青藏高原特殊的“热驱动”及其“二阶梯型水泵”效应为源自低纬度海洋乃至跨半球的水汽强“汇流”提供了动力机制。季风活跃期水汽输送“大三角扇形”关键影响域及其低纬度热带海洋成为“亚洲水塔”大气水分循环的重要水汽源,其水汽源区可跨越赤道追踪到南半球。夏季南、北半球跨赤道气流低层强偏南、高层强偏北气流出现在东亚地区(90°E)和北美区域(90°W)的赤道区,这两个高、低层跨赤道反向气流极值区恰与亚洲青藏高原和北美落基山位置对应。从行星尺度环流特征的视角,印证了青藏高原、落基山不同高度的大地形对跨半球尺度的垂直纬圈、经圈环流的塑造作用,揭示出青藏高原在全球能量与水汽输送交换中重要的“窗口效应”,表明青藏高原热源在驱动“亚洲水塔”能量、水分循环过程中扮演着重要角色。研究发现,青藏高原对流活动与南极、北极水汽输送呈显著相关,凸显了“三极”的关联。青藏高原上空热源驱动高层辐散、低层辐合的耦合机制,实现了青藏高原远距离的多尺度水汽输送强“汇合”效应,并形成了青藏高原热力驱动及其能量、水分循环“自激反馈”作用。青藏高原上星罗棋布的冰川、积雪和湖泊储存着丰富的水环境资源,某种程度可起到“水塔存储池”作用。青藏高原与全球大气能量、水分循环过程具有重要的互反馈作用,这一陆地-海洋-冰冻圈大气能量与水分交换机制可描绘出一个系统的青藏高原与全球大气多圈层水分循环交互的图像。 展开更多

关键词 青藏高原 “亚洲水塔” 大气水分循环 热驱动机制 物理图像

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2000年10月5日磁暴主相两个不同时段太阳风参数特征告诉我们什么?

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作者 李琪 乐贵明 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期45-53,共9页

本文研究了2000年10月5日磁暴主相两个不同时段期间环电流的变化速度与相应太阳风参数的关系.研究发现,磁暴主相期间环电流的变化速度并不取决于行星际磁场南向分量的平均值和最大值,也不取决于太阳风电场的平均值和最大值.本文的研究证... 本文研究了2000年10月5日磁暴主相两个不同时段期间环电流的变化速度与相应太阳风参数的关系.研究发现,磁暴主相期间环电流的变化速度并不取决于行星际磁场南向分量的平均值和最大值,也不取决于太阳风电场的平均值和最大值.本文的研究证明,磁暴环电流增强期间环电流的变化速度,不仅取决于行星际磁场南向分量和太阳风的速度,还取决于太阳风的动压,而且太阳风的动压起着非常重要的作用.研究还发现,采用Burton et al.(1975)方程和O′Brien,McPherron (2000a)方程估算得到的2000年10月5日的两次地磁活动的强度远低于实际的观测值. 展开更多

关键词 行星际磁场南向分量 太阳风电场 太阳风动压 磁暴环电流

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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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基于海面耀斑观测的FY-3B中分辨率光谱成像仪在轨衰减跟踪研究

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作者 胡秀清 何兴伟 +2 位作者 何玉青 姜梦蝶 陈伟 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2373-2379,共7页

针对FY-3B中分辨率光谱成像仪(FY-3B/MERSI)各通道响应在轨衰减问题,采用海洋表面耀斑区作为稳定目标对其进行了2011年—2018年的长时间序列跟踪。在筛选出晴空耀斑区数据的基础上,以865 nm通道为基准通道,计算其他通道在耀斑区与基准... 针对FY-3B中分辨率光谱成像仪(FY-3B/MERSI)各通道响应在轨衰减问题,采用海洋表面耀斑区作为稳定目标对其进行了2011年—2018年的长时间序列跟踪。在筛选出晴空耀斑区数据的基础上,以865 nm通道为基准通道,计算其他通道在耀斑区与基准通道反射率比值,通过8年反射率比值变化判断不同通道的衰减。结果显示,FY-3B/MERSI传感器部分通道存在不同程度的衰减,且短波通道衰减最为剧烈,412 nm通道年衰减率达7.12%,而765 nm通道年衰减率为0.28%,跟踪显示近红外通道1030 nm通道衰减也较大,达到3.88%。跟踪结果显示有些通道与基准通道反射率比值出现显著周期性震荡,与耀斑中心纬度的南北周期性变化相吻合。结果表明海洋表面耀斑可以作为传感器在轨衰减进行长时间序列跟踪的有效目标。 展开更多

关键词 辐射定标 耀斑 风云3号 中分辨率光谱成像仪

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FY-3降水测量雷达外定标试验场的大气衰减特性分析

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作者 吴琼 商建 +2 位作者 尹红刚 陈林 谷松岩 《气象》 北大核心 2025年第2期221-228,共8页

利用2023年锡林浩特国家高空气象观测站的全年探空资料,分析了风云三号降水测量雷达外定标试验场地的大气衰减特性。通过挖掘大气可降水总量和路径积分衰减的关系,建立了一种快速估算大气衰减量的方法。结果表明,氧气衰减的年变化很小,... 利用2023年锡林浩特国家高空气象观测站的全年探空资料,分析了风云三号降水测量雷达外定标试验场地的大气衰减特性。通过挖掘大气可降水总量和路径积分衰减的关系,建立了一种快速估算大气衰减量的方法。结果表明,氧气衰减的年变化很小,水汽衰减则具有明显的季节特征。此外,水汽衰减和水汽总量密切相关,Ku波段的水汽衰减在数值上约为水汽总量的1/250,Ka波段的水汽衰减约为Ku波段的4倍。并且,基于快速方法估算的衰减和常规方法计算的衰减相比,两者之间具有很好的一致性,表明快速方法合理可行。大气衰减的计算和分析可以为降水测量雷达外定标试验的顺利开展奠定基础。 展开更多

关键词 探空 降水测量雷达 外定标 大气衰减 大气可降水总量

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基于傅里叶神经算子的遥感数据预测方法 被引量：2

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作者 卫兰 朱建璇 +3 位作者 徐晓斌 范存群 林曼筠 赵现纲 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期82-91,共10页

地球遥感是气象卫星的主要任务.由于受云层遮挡、宇宙射线辐射等因素影响,气象卫星所获取的遥感数据通常存在大量缺失及异常.傅里叶神经算子具有效率高、精度高、分辨率灵活等特性,基于此,提出一种基于傅里叶神经算子的遥测数据预测算法... 地球遥感是气象卫星的主要任务.由于受云层遮挡、宇宙射线辐射等因素影响,气象卫星所获取的遥感数据通常存在大量缺失及异常.傅里叶神经算子具有效率高、精度高、分辨率灵活等特性,基于此,提出一种基于傅里叶神经算子的遥测数据预测算法.该算法首先对遥感数据缺失值利用空间均值法和拉格朗日插值法进行填充,之后用傅里叶神经算子训练出空间数值在时间域上的映射关系,最后利用训练出来的模型对于最新的遥感数据进行预测,基于风云4号遥感卫星真实遥感数据的仿真实验结果表明,所提出的方法在较长期的时序预测中仍能保持较好的预测精度. 展开更多

关键词 地球遥感 时序预测 长期预测 傅里叶神经算子

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FY-3E太阳辐照度光谱仪可见光波段在轨光谱漂移特征分析与修正

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作者 谭小凤 齐瑾 +1 位作者 李占峰 张鹏 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第7期2054-2060,共7页

太阳辐照度光谱仪(SSIM)是我国首台自主研制的在大气层顶开展太阳连续光谱监测的跟踪式辐照度光谱仪,它搭载于第二代极轨气象卫星风云三号黎明星(FY-3E)。SSIM的光谱范围为165~2400 nm,在紫外和可见光波段具有1 nm的光谱分辨率,以及0.1... 太阳辐照度光谱仪(SSIM)是我国首台自主研制的在大气层顶开展太阳连续光谱监测的跟踪式辐照度光谱仪,它搭载于第二代极轨气象卫星风云三号黎明星(FY-3E)。SSIM的光谱范围为165~2400 nm,在紫外和可见光波段具有1 nm的光谱分辨率,以及0.1和0.25 nm间隔的采样率,能够捕捉太阳精细光谱特征。针对SSIM可见光波段获取的太阳光谱结构,利用国际上最新发布的高分辨率太阳参考光谱TSIS-1 HSRS(Total and Spectral Solar Irradiance Sensor-1 Hybrid Solar Reference Spectrum,TSIS-1 HSRS)为定标基准,分析2021年9月至2023年11月期间光谱的在轨变化特征,评估在轨光谱定标精度。基于太阳参考光谱的夫琅禾费吸收线特征,利用仪器发射前测定的光谱狭缝函数卷积后得到与仪器特征相匹配的参考光谱,筛选出9个夫琅禾费特征波长,基于光谱匹配方法计算波长偏移,分析在轨波长偏移随时间的变化特征,并建立精细化订正方法提升仪器在轨光谱定标精度。针对晨昏轨道对日观测的轨道运动特征,首先分析了多普勒频移的年变化特征,评估其在可见光波段可引起的波长最大偏移区间为-0.005~0.001 nm(700 nm处)。基于太阳夫琅禾费吸收线方法发现可见光波段光谱漂移的长期变化呈现周期性波动,与在轨初期相比,410 nm吸收线波长偏移的波动范围大致为-0.032~0.025 nm,分析认为波长偏移与仪器温度的周期性波动有关,各特征波长偏移与SSIM光栅温度的相关系数在-0.766~-0.964之间,存在强的负相关。针对波段内不同光谱位置的漂移特征,利用光谱匹配方法分段滑动计算波长偏移,再对其进行拟合修正,修正结果显示光谱定标精度优于0.028 nm,消除了卫星发射过程和在轨工作环境变化对光谱精度的影响,以及仪器温度周期性波动导致的波长偏移,长期稳定性较好,有效提升了SSIM在轨光谱定标精度。本文可为宽波段太阳光谱仪的在轨光谱定标研究提供参考。 展开更多

关键词 太阳光谱辐照度 光谱定标 太阳参考光谱 可见光波段

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用于空间科学研究的基于磁阻传感器的矢量磁强计 被引量：2

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作者 于向前 李嘉巍 +14 位作者 肖池阶 黄聪 刘斯 王劲东 李云鹏 曲亚楠 王永福 陈鸿飞 邹鸿 施伟红 宗秋刚 陈晓飞 张效信 宗位国 王劲松 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期609-616,共8页

提出一种用于空间科学研究的基于低资源消耗各项异性磁阻传感器的矢量磁强计。该矢量磁强计的探测范围为±65000 nT,–3 dB带宽为DC~10 Hz的磁场波,噪声功率谱密度≤0.2 nT/Hz^(1/2)@1 Hz,非线性误差≤3.6‱,非正交性误差≤1.2‱。该... 提出一种用于空间科学研究的基于低资源消耗各项异性磁阻传感器的矢量磁强计。该矢量磁强计的探测范围为±65000 nT,–3 dB带宽为DC~10 Hz的磁场波,噪声功率谱密度≤0.2 nT/Hz^(1/2)@1 Hz,非线性误差≤3.6‱,非正交性误差≤1.2‱。该磁强计搭载运行于太阳同步轨道的风云三号气象卫星(FY-3E),在轨初步探测结果表明,该磁强计具备探测空间磁场扰动(例如极光椭圆区的场向电流(20~60 nT))的能力。 展开更多

关键词 低资源消耗磁阻传感器 矢量磁强计 空间科学应用

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青藏高原典型冰川群卫星遥感资料的检验及其与局地气候联系 被引量：1

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作者 王园香 郑照军 陈洁 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期306-312,共7页

采用中分辨率成像光谱仪数据中的积雪覆盖日数,利用百分比阈值法,提取青藏高原典型冰川群面积,进行滑动t检验和M-K检验,与人工判识结果和线性拟合结果进行对比并进行质量检验,在资料真实可信的基础上,分析其时空变化特征.结合气候因子,... 采用中分辨率成像光谱仪数据中的积雪覆盖日数,利用百分比阈值法,提取青藏高原典型冰川群面积,进行滑动t检验和M-K检验,与人工判识结果和线性拟合结果进行对比并进行质量检验,在资料真实可信的基础上,分析其时空变化特征.结合气候因子,采用回归分析法,研究不同区域高原典型冰川群与局地气候的联系.结果表明,假如冬季青藏高原典型冰川群面积增加,至夏季一部分积雪融化后,典型冰川群面积仍比常年偏大,故其上空温度也比常年偏低、湿度偏大,形成冷岛和高湿中心,当过境气流的水平湍流加强时,青藏高原典型冰川群上空形成阻岛,产生降水天气,非湍流区降水不会增加. 展开更多

关键词 高原典型冰川群 卫星遥感资料 气候

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风云卫星的掩星干大气温度廓线精准度特征 被引量：3

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作者 廖蜜 张鹏 +4 位作者 刘健 柳聪亮 白伟华 徐娜 陈林 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期270-281,共12页

风云三号气象卫星C星/D星/E星的掩星接收机接收GPS和北斗导航卫星信号,形成掩星事件,进而反演得到大气温度廓线。利用2016—2022年FY-3C/3D/3E GPS和北斗掩星干大气温度廓线,通过与ERA5再分析资料对比,分析掩星干大气温度的精准度特征... 风云三号气象卫星C星/D星/E星的掩星接收机接收GPS和北斗导航卫星信号,形成掩星事件,进而反演得到大气温度廓线。利用2016—2022年FY-3C/3D/3E GPS和北斗掩星干大气温度廓线,通过与ERA5再分析资料对比,分析掩星干大气温度的精准度特征。结果表明:掩星干大气温度廓线在200 hPa至20 hPa间精度最高,标准偏差约为1 K,且GPS与北斗掩星的误差特征相近。在稳定度方面,FY-3C GPS掩星干大气温度平均偏差线性变化趋势为-0.0055 K·a^(-1),与国外同类掩星资料稳定性相当。因2021年初掩星天线多径效应订正,FY-3D GPS掩星干大气温度与ERA5再分析资料的平均偏差出现明显跳变,平均偏差值从-0.154 K降为-0.007 K,负偏差显著减小。总体上,FY-3C GPS掩星干大气温度廓线长序列稳定度较好,北斗掩星干大气温度廓线精度能够达到或优于GPS,风云极轨卫星序列的GPS和北斗掩星在长序列稳定性上具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 风云掩星 北斗 温度 时间序列变化

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一种星载降水测量雷达和地基天气雷达的频率修正方法 被引量：4

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作者 吴琼 仰美霖 +3 位作者 陈林 尹红刚 商建 谷松岩 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期353-360,共8页

通过结合全球降水测量卫星(GPM)反演算法中用到的0℃层亮带模型以及米散射计算,生成了固态、液态以及混合相态3种降水情况下的散射函数查算表;通过与GPM实测数据的对比,验证了查算表的精度,表明散射计算的最大偏差小于0.5 dB。基于该查... 通过结合全球降水测量卫星(GPM)反演算法中用到的0℃层亮带模型以及米散射计算,生成了固态、液态以及混合相态3种降水情况下的散射函数查算表;通过与GPM实测数据的对比,验证了查算表的精度,表明散射计算的最大偏差小于0.5 dB。基于该查算表,完成了星载Ku波段雷达到S波段雷达的频率修正。对散射函数的分析表明:Ku波段到S波段的频率修正取决于相态以及谱参数(D_(m))。其中,液态降水的频率修正量以负为主,最大不超过-3 dB。混合相态降水的频率修正量随着0℃层亮带高度的不同差异非常明显。固态降水的频率修正在不存在0℃层亮带时均为正,存在0℃层亮带时则随着温度的变化而显著变化。该方法可用于实现星、地不同波段雷达之间的频率修正,为星载雷达探测精度的一致性检验提供有效支撑。 展开更多

关键词 全球降水测量卫星 亮带 米散射 查算表 频率修正

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