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遥感学报 2024年第10期28卷 2600-2610页

作者：张婉春刘健徐娜陈林徐寒列中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 国家卫星气象中心北京100081

大气顶射出长波辐射(OLR)是大气顶辐射能量平衡的重要分量。风云三号D星和E星(FY-3D和FY-3E)上搭载的中分辨率成像光谱仪(MERSI)均可用于OLR反演。为研究日变化特征对OLR日平均精度的影响,基于美国Aqua CERES OLR瞬时观测数据,采用等经... 详细信息

大气顶射出长波辐射(OLR)是大气顶辐射能量平衡的重要分量。风云三号D星和E星(FY-3D和FY-3E)上搭载的中分辨率成像光谱仪(MERSI)均可用于OLR反演。为研究日变化特征对OLR日平均精度的影响,基于美国Aqua CERES OLR瞬时观测数据,采用等经纬度投影匹配统计方法,分别对FY-3D和FY-3E MERSI瞬时OLR反演精度进行一致性比对。结果表明:两颗星OLR反演精度基本一致,FY-3D和FY-3E MERSI OLR与Aqua CERES OLR相比,RMSE均在6—7 W/m^(2);相比于单颗星每日两次计算的日平均OLR,基于两颗卫星每日四次观测计算的日平均OLR的精度提高3—4 W/m^(2)。因此,利用两颗极轨气象卫星观测数据,可更精确地反映OLR日变化特征。

关键词：风云三号多星联合大气顶射出长波辐射日变化中分辨率成像光谱仪云和地球辐射能量系统

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FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品质量评估

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红外与毫米波学报 2023年第3期42卷 399-409页

作者：杜明斌崔林丽陆风彭杰史军刘冬韡樊浩上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室许健民气象卫星创新中心北京100081

我国风云四号A星(FY-4A)携带高光谱红外干涉式大气探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料,从产品的探测能力和精... 详细信息

我国风云四号A星(FY-4A)携带高光谱红外干涉式大气探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料,从产品的探测能力和精度方面对2020年FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品开展质量评估,为产品应用和算法研究提供参考。结果表明:FY-4A/GIIRS反演大气温度廓线探测能力在高度层次和月份统计上受云活跃度影响较大;晴空条件下大气整层均方根误差约为2 K,700~1000 hPa的大气低层较大,约2.5 K,偏差整层以负值为主;月尺度质量评估可见夏秋两季明显优于冬春季,有利于灾害性天气多发季节的监测;有云条件下单个像元的温度廓线误差显著增大,采用多像元Cressman客观分析可有效提高产品可用性;低海拔地区温度廓线产品质量整体优于高海拔地区,可极大地弥补我国东部、南部地区以及广阔的洋面上的探空资料的不足。

关键词：高光谱质量评估温度廓线 FY-4A/GIIRS 无线电探空

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四川盆地及川西高原地区FY-3D/VASS温湿度廓线检验

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气象 2024年第9期50卷 1043-1056页

作者：杨冰韵任素玲毛冬艳覃丹宇廖蜜国家卫星气象中心北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081

利用2020—2021年探空站及ERA5再分析资料,对FY-3D大气垂直探测系统(VASS)温湿度廓线在四川盆地及川西高原地区的精度进行检验。结果表明:与ERA5数据相比,FY-3D/VASS温度在盆地和高原地区不同季节的平均偏差分别为-0.631~0.500℃和-2.23... 详细信息

利用2020—2021年探空站及ERA5再分析资料,对FY-3D大气垂直探测系统(VASS)温湿度廓线在四川盆地及川西高原地区的精度进行检验。结果表明:与ERA5数据相比,FY-3D/VASS温度在盆地和高原地区不同季节的平均偏差分别为-0.631~0.500℃和-2.230~-1.234℃,均方根误差分别为2.117~3.222℃和3.077~3.460℃,高原比盆地地区大,在垂直高度上,盆地地区的精度在800~700 hPa较低,高原地区的精度随高度的减小逐渐降低;FY-3D/VASS比湿呈现一致的负偏差,平均偏差在盆地和高原地区分别为-0.775~-0.525 g·kg^(-1)和-1.096~-0.347 g·kg^(-1),均方根误差分别为1.251~2.367 g·kg^(-1)和0.696~1.991 g·kg^(-1),在700~600 hPa的精度较低;通过将两组检验的平均偏差相加,间接建立FY-3D/VASS基于探空温湿度数据的检验结果,其中FY-3D/VASS温度在盆地地区的平均偏差较小,高原地区平均偏低2.440℃左右,比湿在盆地和高原地区平均偏低0.612 g·kg^(-1)左右。上述结果可提升FY-3D/VASS温湿度反演产品在四川盆地及川西高原地区的天气气候应用能力。

关键词： FY-3D/VASS 温湿度廓线四川盆地川西高原

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FY-3D MERSI-Ⅱ反射太阳波段长期响应衰减估计及订正方法

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2045-2055页

作者：王玲胡秀清张北徐寒列何兴伟漆成莉张晓涵司一丹徐娜陈林国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 中国气象局北京100081 许健民气象卫星创新中心中国气象局北京100081 中国气象局遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室中国气象局北京100081

遥感仪器的长期辐射响应衰减估计与订正是提高卫星遥感数据稳定性和准确性的关键。利用MERSI-Ⅱ在沙漠和DCC稳定目标上空的长时间观测数据,建立仪器辐射响应与时间的函数关系模型,并通过逆方差加权平均方法融合两种稳定目标的结果,获取... 详细信息

遥感仪器的长期辐射响应衰减估计与订正是提高卫星遥感数据稳定性和准确性的关键。利用MERSI-Ⅱ在沙漠和DCC稳定目标上空的长时间观测数据,建立仪器辐射响应与时间的函数关系模型,并通过逆方差加权平均方法融合两种稳定目标的结果,获取仪器辐射响应退化量和辐射定标系数的序列估计。辐射响应衰减跟踪监测结果表明,MERSI-Ⅱ自在轨开始业务运行到2022年9月,波长小于500 nm的3个蓝光波段(通道1,通道8—9)和波长大于1000 nm的4个近红外-短波红外波段(通道5—7,通道19)存在明显衰减,年衰减率为1.47%~4.32%。L1级产品精度检验也发现,7个明显衰减通道的业务定标偏差均超过±5%,其中通道5和8偏差最大,约为-20%。应用本研究获取的辐射定标系数序列后,L1产品辐射定标精度随时间变化平稳,定标偏差维持在±3%以内,同时L2级产品精度也明显提升,表明了该研究建立的辐射衰减估计与订正方法的有效性。

关键词：反射太阳波段辐射响应衰减 MERSI-Ⅱ FY-3D 稳定目标

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2021年华北秋汛云系和水汽输送特征

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大气科学 2024年第6期48卷 2284-2299页

作者：曹治强毛冬艳王新中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081

针对2021年华北秋汛期间3次持续性强降雨过程,利用卫星资料从大尺度、天气尺度和中尺度3个方面分析了其云系结构特征,并结合水汽输送通量计算,分析了其水汽输送特征。结果表明大尺度云系表现为暖式切变形态,强降雨出现在云系的南部,天... 详细信息

针对2021年华北秋汛期间3次持续性强降雨过程,利用卫星资料从大尺度、天气尺度和中尺度3个方面分析了其云系结构特征,并结合水汽输送通量计算,分析了其水汽输送特征。结果表明大尺度云系表现为暖式切变形态,强降雨出现在云系的南部,天气尺度云系表现为多次波动东移的特征,个别天气尺度云系上有中尺度对流云,但维持时间较短,强度相对较弱。3次持续性强降雨过程的整层水汽输送方向呈西南—东北走向,分层水汽输送表明水汽输送主要来自偏东方向和西南方向。其中偏东方向的水汽输送路径高度约为1000~850 hPa,是秋汛期间低层重要的水汽输送路径。卫星可见光云图上的云街排列方向与1000~850 hPa的水汽输送一致,定性的反映了低层的水汽输送方向。西南方向的水汽输送路径高度约为850~700 hPa和700~500 hPa,是最主要的水汽输送路径。

关键词：秋汛水汽输送强降雨华北

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敦煌戈壁地表反射率光谱的旋翼无人机测量及定标评估

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1439-1448页

作者：张勇徐寒列张立军李元孙凌覃丹宇戎志国胡秀清陆其峰卢乃锰中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局气象卫星工程管理办公室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传... 详细信息

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传统的地表反射率光谱星地同步测量方法是基于汽车跑场观测,不仅耗费较大的人力物力、容易造成场地破坏,而且获取的测量数据缺乏区域代表性。鉴于此,自2016年起,在敦煌星地同步观测试验中以旋翼无人机低空同步测量为主,跑场测量为辅,完成从航线设计、航高选择、仪器参数配置、采样策略、航空数据处理的全链路摸底测试。多次飞行试验表明,采用多旋翼无人机低空飞行来代替汽车跑场同步测量,不仅提高了地表反射特性测量的空间一致性和代表性,还提高了地表反射率光谱的测量效率,也对宝贵的中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区地表进行了有效保护,极大的节约了人力物力成本。通过传统跑场测量和航飞测量的地表反射率光谱数据对比分析,发现多次测量数据的均值一致性较好,并且航飞测量的数据标准差更小。利用TERRA MODIS的同步观测来对无人机测量数据开展辐射定标评估,结果表明航飞数据的相对偏差均在5%以内,可以代替跑场数据完成定标,精度满足要求。随着无人机性能的进一步优化和提高,在不久的将来必将得到更加广泛和深入的应用,在外场定标试验领域也将发挥更大更重要的作用。

关键词：中国遥感卫星辐射校正场无人机地表反射率在轨绝对辐射定标星地同步观测敦煌戈壁

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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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气象 2025年第2期51卷 221-228页

作者：吴琼商建尹红刚陈林谷松岩国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081

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,... 详细信息

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。

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FY-3D/MERSI-Ⅱ红外波段夏季北极云检测模型研究

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红外与毫米波学报 2022年第2期41卷 483-492页

作者：王曦刘健杨冰韵国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室许健民气象卫星创新中心北京100081

基于我国风云极轨气象卫星FY-3D/MERSI-Ⅱ(FengYun-3D/Medium Resolution Spectral Imager-Ⅱ)红外通道数据,结合星载激光雷达主动探测数据,开展北极地区夏季云检测模型研究。采用概率密度函数分析方法,并引入损失率,对相关阈值进行优化... 详细信息

基于我国风云极轨气象卫星FY-3D/MERSI-Ⅱ(FengYun-3D/Medium Resolution Spectral Imager-Ⅱ)红外通道数据,结合星载激光雷达主动探测数据,开展北极地区夏季云检测模型研究。采用概率密度函数分析方法,并引入损失率,对相关阈值进行优化,提出适用于北极夏季的红外云检测方案,构建了基于置信度结果的云检测模型。精度检验结果表明,所构建的云检测模型的检测结果与时空匹配的星载主动探测结果具有较高的一致性,个例统计结果显示置信度高于0.8,云像元检测一致性100%。当置信度低于0.2时,存在10.15%云像元误判为晴空像元,误判云像元多为云顶高度在4~6 km之间的单层云,可能是卷云引起的误判。

关键词：大气科学北极云检测 FY-3D/MERSI-Ⅱ 夏季

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FY-3C/VIRR热红外通道精细化再定标模型的构建和精度验证

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遥感学报 2023年第10期27卷 2307-2317页

作者：徐寒列胡秀清徐娜张里阳漆成莉国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)中国气象局北京100081 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室中国气象局北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081

风云三号可见光红外扫描辐射计(FY-3/VIRR)自2008年FY-3A发射以来,在轨提供了十余年的对地观测数据。这些数据对于大气、地表和环境产品反演、天气和气候变化研究具有重要意义。本文分析了FY-3/VIRR热红外通道的偏差特征,针对定标偏差... 详细信息

风云三号可见光红外扫描辐射计(FY-3/VIRR)自2008年FY-3A发射以来,在轨提供了十余年的对地观测数据。这些数据对于大气、地表和环境产品反演、天气和气候变化研究具有重要意义。本文分析了FY-3/VIRR热红外通道的偏差特征,针对定标偏差的昼夜差异和季节变化,结合业务定标模型初步确认误差的主要来源,并分别对星上定标模型和星上黑体辐射模型进行优化,构建热红外通道精细化再定标模型。FY-3/VIRR热红外通道再定标模型直接采用二次定标方程进行星上定标,并考虑了仪器环境辐射影响。以国内外公认的高精度红外大气探测仪器(IASI)为参考仪器,基于GSICS推荐的近同时星下点观测(SNO)匹配样本,实现了精细化再定标模型的参数确定。结果表明,该精细化再定标模型对VIRR热红外通道的系统性偏差,以及偏差的昼夜差异和季节性变化均有明显的修正效果,利用精细化再定标模型重定标后的月平均偏差均在±0.3 K以内;以2018年为例,冬季昼夜差异由业务定标的0.4 K左右减小至小于0.1 K。

关键词：可见光红外扫描辐射计(VIRR) 红外定标星上定标精细化定标模型再定标星上黑体辐射模型

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大气成分临边散射探测技术进展

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遥感学报 2024年第8期28卷 1870-1884页

作者：王雅鹏张兴赢闫欢欢王红梅张欣欣王维和程良晓徐娜中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 南通大学电气工程学院江苏226019 中国资源卫星应用中心北京100094

临边散射卫星遥感技术为平流层臭氧的长时序动态监测提供了有价值的数据集。自2001年搭载在Odin卫星平台上的OSIRIS(Optical Spectrograph and Infra-Red Imaging System)载荷以来,该技术领域的发展已历经20余年。后续分别搭载在ENVISAT... 详细信息

临边散射卫星遥感技术为平流层臭氧的长时序动态监测提供了有价值的数据集。自2001年搭载在Odin卫星平台上的OSIRIS(Optical Spectrograph and Infra-Red Imaging System)载荷以来,该技术领域的发展已历经20余年。后续分别搭载在ENVISAT、Suomi NPP、NOAA-21和风云三号F星(FY-3F)卫星平台上的SCIAMACHY(SCanning Imaging Absorption spectro Meter for Atmospheric CHartographY)、OMPS(Ozone Mapping and Profiler Suite)和OMS(Ozone Monitoring Suite)载荷均包含临边散射探测模块。根据载荷的波段设置、光谱分辨率、信噪比等信息,利用正向辐射传输模型和反演算法,可以获得O3廓线、NO_(2)廓线、BrO廓线及平流层气溶胶和云等信息。本文综述了星载临边散射探测技术的进展,包括临边探测载荷、正向辐射传输模型、反演算法、产品及应用4个方面,总结了临边散射技术仍存在的问题及未来的发展趋势。在正向模型方面,临边散射的模拟需要在球面大气条件下,考虑大气散射、折射、气溶胶参数化方案及仪器特性,从而实现不同切线高度的辐射模拟。在反演算法方面,需要在指向信息校正和杂散光校正的基础上,通过构建观测矢量,借助正向模型的模拟结果和观测辐射进行大气参数的信息提取。临边散射探测技术在分析平流层臭氧动态变化及其相关的氮氧化物(如NO_(2))、卤素(如BrO)、平流层云和气溶胶监测方面发挥了重要作用,本文可为中国临边探测技术的发展提供参考。

关键词：临边散射平流层臭氧辐射传输反演算法应用进展

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