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机载微波辐射计测云中液态水含量(Ⅱ):反演方法 被引量:20
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作者 江芳 魏重 +3 位作者 雷恒池 金德镇 张景红 谷淑芳 《高原气象》 CSCD 北大核心 2004年第1期33-39,共7页
介绍了机载对空微波辐射计探测云中路径积分液态水含量(L)的辐射传输原理和反演方法;根据吉林省长春市的历史探空资料和典型的层状云液水垂直分布模式,得到该地区4~7月各月随高度而变化的反演公式系数的表达式,并给出了反演误差的数值... 介绍了机载对空微波辐射计探测云中路径积分液态水含量(L)的辐射传输原理和反演方法;根据吉林省长春市的历史探空资料和典型的层状云液水垂直分布模式,得到该地区4~7月各月随高度而变化的反演公式系数的表达式,并给出了反演误差的数值模拟检验结果:在地面反演值对"真值"的统计相对偏差是15%~25%,在6km高度处为5%~10%,表明该方法已具有实用可接受的精度。此外,为减少由于回归样本中云液水廓线的"失真"给反演造成的误差,本文在对探空廓线作诊断建立云液水廓线时,引入了实际目测最低云底高的信息。数值模拟比较表明,该措施行之有效,使对流层中下层几乎所有高度上L反演值的精度提高了5%~20%,观测高度越低,精度提高的越多。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 云液态水含量 反演方法 云模型
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机载微波辐射计测云中液态含水量 被引量:17
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作者 金德镇 雷恒池 +6 位作者 谷淑芳 魏重 郑娇恒 张景红 李茂伦 陈知新 沈志来 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期868-874,共7页
文中介绍了 2 0 0 1~ 2 0 0 2年 4~ 7月吉林省人工增雨期间 ,在中国首次进行的机载对空微波辐射计外场飞行观测试验。观测结果表明 ,仪器可以灵敏地探测出层状云中垂直路径积分云液态水和过冷水含量及其变化 ,揭示了在层状云中嵌入的... 文中介绍了 2 0 0 1~ 2 0 0 2年 4~ 7月吉林省人工增雨期间 ,在中国首次进行的机载对空微波辐射计外场飞行观测试验。观测结果表明 ,仪器可以灵敏地探测出层状云中垂直路径积分云液态水和过冷水含量及其变化 ,揭示了在层状云中嵌入的对流区中有丰富的垂直积分过冷水含量 ,量级可达 10 3 g/m2 。与地面雷达PPI回波强度呈正相关。本文还根据飞机上升 (或下降 )过程的探测数据 ,给出了水平均匀的层状云液态含水量的垂直廓线的实例 ,并进一步讨论了这种方法的应用前景。 展开更多
关键词 层状云 液态含水量 机载微波辐射计 人工增雨 液态水 探测 观测试验 直积 路径积分 外场
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机载微波辐射计测云中液态水含量 (I):仪器和标定 被引量:18
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作者 雷恒池 魏重 +5 位作者 沈志来 张晓庆 金德镇 谷淑芳 李茂伦 张景红 《高原气象》 CSCD 北大核心 2003年第6期551-557,共7页
简要介绍为研制机载对空测云微波辐射计所做的预研究,结果确认了研制这样的单频机载微波辐射计的可行性,并明确了仪器的技术难点,给出了针对技术难点提出的设计方案和技术指标。本文还介绍了对仪器进行灵敏度测试的实验方法和结果。实... 简要介绍为研制机载对空测云微波辐射计所做的预研究,结果确认了研制这样的单频机载微波辐射计的可行性,并明确了仪器的技术难点,给出了针对技术难点提出的设计方案和技术指标。本文还介绍了对仪器进行灵敏度测试的实验方法和结果。实验室测试和晴空飞行测试表明,在一定的条件下,仪器灵敏度指标达到0.2K;还较详细地介绍了几种实用的标定方法,并讨论了它们的适用范围和不确定性。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 云液水 云过冷水 标定 灵敏度
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机载微波辐射计反演云液水含量的云物理方法 被引量:10
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作者 周珺 雷恒池 +3 位作者 魏重 胡朝霞 杨军 嵇磊 《大气科学》 CSCD 北大核心 2008年第5期1071-1082,共12页
用一维层状云模式产生云样本,通过统计回归求得机载对空微波辐射计测云中路径积分液态水含量的反演系数,与用历史探空统计资料作相对湿度诊断产生云样本的反演方法进行了比较,并通过因素分析、数值模拟检验等方法对机载微波辐射计的探... 用一维层状云模式产生云样本,通过统计回归求得机载对空微波辐射计测云中路径积分液态水含量的反演系数,与用历史探空统计资料作相对湿度诊断产生云样本的反演方法进行了比较,并通过因素分析、数值模拟检验等方法对机载微波辐射计的探测误差进行估计。对2001年7月8日的个例分析表明,用云模式得到的统计样本,由于加入了对层状云物理过程的考虑,较为符合当天的实际天气情况,在一定程度上减小了由于背景大气条件、云温、云内含水量的垂直分布等的不确定性所引起的反演误差。对反演精度的数值模拟检验表明,各高度层的均方根相对误差在9.5%-12.7%之间,反演精度在所有高度上都高于原方法。对探测误差的因素分析表明,与仪器漂移及背景场引起的误差相比,由云液水垂直分布的不确定所引起的误差是不可忽略的。因此为进一步提高反演精度,根据实际宏观观测资料,对云模式产生的大量样本进行筛选,从中选取与实际云况较为符合的云样本进行拟合,结果表明,采用这一措施可以使反演精度得到进一步改善。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 云中垂直路径的液态水含量 反演方法 一维层状云模式 辐射传输模式
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基于183 GHz机载微波辐射计探测水汽和云中液态水反演算法研究 被引量:3
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作者 王婉 聂皓浩 +3 位作者 雷恒池 刘晴 郭晓军 陈超 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第5期542-550,共9页
基于机载微波辐射计GVR,以北京探空资料作为训练数据,机载对空微波辐射传输方程作为前向算子,建立基于BP神经网络和Decker模型基础上的积分水汽含量和液态水路径反演算法。与GVR自带算法相比,新算法增加观测高度作为输入变量,考虑温度... 基于机载微波辐射计GVR,以北京探空资料作为训练数据,机载对空微波辐射传输方程作为前向算子,建立基于BP神经网络和Decker模型基础上的积分水汽含量和液态水路径反演算法。与GVR自带算法相比,新算法增加观测高度作为输入变量,考虑温度对云水相态的影响建立新的云模型,对历史探空资料进行补全,增加积分高度至30 km。利用数值模拟检验、外场观测试验和观测误差传递分析对两种算法反演的积分水汽含量反演误差进行验证,结果表明:新算法和自带算法模拟计算的反演值与探空计算值相关系数分别为0.9988、0.9929,自带算法反演值普遍低于探空计算值;新算法和GVR自带算法反演的积分水汽含量统计均方根绝对误差分别为0.05~1.30 mm、0.2~3.0 mm,相对误差分别为1%~10%、4%~65%,新算法在6 km以下计算的积分水汽含量相对误差最小值为1%,整层高度上约75%的相对误差低于5%,而自带算法仅有不到1%的相对误差低于5%;以2016年11月20日观测个例为例,GVR仪器观测误差经过新算法和自带算法反演公式传递后造成的误差在3000 m高度分别为0.05 mm和0.06 mm,随水汽探测值增大(飞机高度下降),自带算法传递误差增大幅度明显高于新算法。选择2021年6月30日飞行个例,对两种算法反演的液态水路径反演误差进行验证,结果表明:在飞机上空无云时段,新算法和自带算法反演的液态水路径范围分别为0 mm、0~0.006 mm。误差分析表明,新算法可提升本地积分水汽含量和液态水路径反演精度。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 183 GHZ 云中液态水 反演
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基于机载微波辐射计的天津地区典型层状云水汽和液态水分布特征分析 被引量:3
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作者 聂皓浩 王婉 +1 位作者 郭晓军 林晓萌 《干旱气象》 2023年第4期599-606,共8页
基于2016年11月20日机载微波辐射计GVR(G-band water Vapor Radiometer)和热线含水量仪探测资料以及FY-2E卫星云顶亮温、天津塘沽站雷达组合反射率、美国国家环境预报中心(National Centers for Environment Prediction,NCEP)/国家大气... 基于2016年11月20日机载微波辐射计GVR(G-band water Vapor Radiometer)和热线含水量仪探测资料以及FY-2E卫星云顶亮温、天津塘沽站雷达组合反射率、美国国家环境预报中心(National Centers for Environment Prediction,NCEP)/国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)FNL再分析资料,分析天津地区典型层状云水汽和液态水分布特征。结果表明:层状云的液态水路径自云底向上随高度上升而减小,到达冰云高度后减至0 mm,而积分水汽含量自地面向上随高度上升逐渐减小,在云上3 500 m高度平飞过程中稳定在0.3~0.5 cm。液态水密度随高度上升先增后减,在云底(900 m)以上GVR探测的液态水均为过冷水,在上升过程中过冷水主要分布在900~2 400 m高度,密度最大为0.63 g·m^(-3),而在下降过程中主要分布在900~1 600 m高度,密度最大为0.78 g·m^(-3)。相比热线含水量仪,GVR能更好地反映云中过冷水含量及过冷层高度和厚度。水汽主要源于平流输送,水汽密度在400 m高度向上不断增大,在云底附近明显积聚后迅速减小,在1 400~3 000 m高度波动变化。随着降水的临近,飞机下降阶段的最大水汽密度增大且高度上升,水汽大值层厚度增大,可为降水预报及人工影响天气提供一定参考。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 层状云 水汽 云中液态水 分布特征
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GVR机载微波辐射计反演算法适用性分析 被引量:6
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作者 王婉 雷恒池 +4 位作者 郭晓军 王兆宇 陈超 王彦 吴彬贵 《气象科技》 2018年第3期485-489,共5页
为研究GVR(G-band water Vapor Radiometer)机载微波辐射计自带反演算法在天津地区的适用性,将2016年北京探空资料分成春夏秋冬,对垂直累积液态水和垂直累积水汽的反演精度进行数值模拟检验。结果表明:垂直累积液态水反演精度随高度变... 为研究GVR(G-band water Vapor Radiometer)机载微波辐射计自带反演算法在天津地区的适用性,将2016年北京探空资料分成春夏秋冬,对垂直累积液态水和垂直累积水汽的反演精度进行数值模拟检验。结果表明:垂直累积液态水反演精度随高度变化不明显,春夏秋冬4个季节反演结果相对偏差值范围分别为29%~78%、31%~71%、36%~67%、35%~79%,绝对偏差值范围分别为0.04~0.492 mm、0.075~0.294 mm、0.074~0.315mm、0.116~0.347mm;垂直累积水汽反演精度随高度降低(3000m以上降低更为明显),春、夏、秋、冬4个季节相对偏差3000m以下时分别为2.6%~20.8%、7.9%~19.1%、4.3%~16.5%、3.4%~14.2%,3000m以上时分别为6.4%~89.7%、12.5%~36.9%、13.2%~50%、11.8%~301%。与其他类型机载微波辐射计反演精度及GVR在北极地区地基观测反演精度相比,GVR自带反演算法在天津地区的垂直累积液态水和垂直累积水汽反演精度明显偏低。 展开更多
关键词 机载微波辐射计GVR 反演 垂直累积水汽 液态水
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机载全极化微波辐射计系统设计及海面亮温的提取方法 被引量:1
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作者 王振占 丁甲 +9 位作者 陆浩 刘璟怡 佟晓林 李彬 董帅 王特 霍长兴 叶云华 张祥坤 董晓龙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期275-285,共11页
机载全极化微波辐射计(Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR)是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一,用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息,从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个... 机载全极化微波辐射计(Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR)是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一,用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息,从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个5频点的被动微波遥感器,中心频点分别为10.7 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,37.0 GHz和90 GHz.其中,23.8 GHz和90 GHz采用水平和垂直极化接收方式;10.7 GHz,18.7 GHz和37.0 GHz采用全极化接收方式,同时接收观测场景辐射的4个Stokes参数亮温.该文在介绍我国第一台机载全极化微波辐射计APMR系统主要技术特点和基本性能指标的基础上,提出了由辐射计输出参数进行全极化定标、再进行海面亮温提取的二级数据处理方法,从而得到海面亮温的4个Stokes参数信息,其可用于海面风向、风速等参数的反演.APMR于2020年6月在东营进行了海上的搭载飞行试验,从实验结果中提取到的海面亮温与预期情况一致,这使仪器的工作性能以及海面亮温的提取方法得到验证,为未来机载平台获得海洋表面参数提供了新的技术手段. 展开更多
关键词 机载微波辐射计 全极化 定标 天线方向图 海面亮温
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机载噪声耦合式增益自动补偿微波辐射计 被引量:3
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作者 孙鸿雁 赵凯 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期100-104,共5页
通过2个耦合器将固态噪声源信号分别馈入到接收信号和射频开关端口,辐射计可在较大范围内动态探测到被测目标小量微波辐射信号变化.利用增益波动自动补偿技术,提高了设备的长期稳定性和灵敏度,较好地解决了辐射计在环境温度剧烈变... 通过2个耦合器将固态噪声源信号分别馈入到接收信号和射频开关端口,辐射计可在较大范围内动态探测到被测目标小量微波辐射信号变化.利用增益波动自动补偿技术,提高了设备的长期稳定性和灵敏度,较好地解决了辐射计在环境温度剧烈变化下系统的稳定性问题,实现了机载条件下对云中过冷水的探测.测试结果表明,辐射计灵敏度范围在0.14~0.18K,主要技术指标能够满足测量要求,与地面雷达和其他航空遥感仪器相比,在直接测量的局部区域具有准确性高、取样代表性好的特点. 展开更多
关键词 噪声耦合 数字增益控制 机载微波辐射计 过冷水探测
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机载L波段主被动一体化微波探测仪辐射计定标 被引量:3
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作者 孙彦龙 赵天杰 +8 位作者 李恩晨 栾英宏 万国愚 徐红新 赵锋 姚崇斌 吕利清 胡路 耿德源 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期918-928,共11页
遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验,推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。在闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验中,利用机载L波段主被动一体化微波探测... 遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验,推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。在闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验中,利用机载L波段主被动一体化微波探测仪开展了以土壤水分为首要目标的大型航空遥感试验。其中,被动探测部分即微波辐射计采用微带天线,辅以机械扫描方式进行多角度成像观测。为有效支撑微波辐射计数据的处理及定量反演,必须对机载微波辐射计进行实时定标,本文采用分步定标法进行辐射亮温的定标,即在实验室对定标链路中的噪声源进行定标,得出对应的辐射亮温;飞行试验中,利用该两个参考点得到辐射计输出电压和亮温的关系,同时选取试验区域附近的水体作为外定标参考点,进行定标方程的修正。结果表明,机载辐射亮温与地面参考点(草地)模拟亮温比较吻合,二者对比结果显示均方根误差最小为0.93 K(2018-09-26,H极化),无偏均方根误差最小为0.96 K(2018-09-24,V极化),有效支撑了国产L波段微波辐射计相关卫星计划的论证以及后续的定量反演与降尺度等相关研究工作的开展。 展开更多
关键词 遥感 主被动一体化微波探测仪 机载综合试验 机载微波辐射计 定标
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L波段微波辐射计机载与卫星观测的对比研究
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作者 杨娜 徐少博 +2 位作者 劳从坤 张恒杰 汤燕杰 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2022年第6期1361-1372,共12页
“闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验”以滦河上游的闪电河流域为试验区,开展了机载L波段微波辐射计观测。将其获取的机载亮温数据与SMOS、SMAP卫星亮温(L1C)进行对比研究。首先根据观测时间、角度和极化方式制定了机、星数据的... “闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验”以滦河上游的闪电河流域为试验区,开展了机载L波段微波辐射计观测。将其获取的机载亮温数据与SMOS、SMAP卫星亮温(L1C)进行对比研究。首先根据观测时间、角度和极化方式制定了机、星数据的选用方案,进而针对二者尺度差异设计了3种空间匹配策略,以数值差(卫星—机载)、相关系数(R)和无偏均方根误差(ubRMSE)作为量化指标,对机载和卫星观测亮温进行差异分析,结果显示:机载亮温与卫星亮温之差随角度变化的特征趋势与理论相符,其可靠性得到了初步验证;3种空间匹配策略下的总平均亮温差显著不同,证实了空间尺度差异与匹配策略对多源数据的验证及对比的量化影响;机载亮温与SMAP亮温的总体差小于与SMOS,反映了探测方式、传感器硬件设计以及空间组织方式的异同。 展开更多
关键词 微波遥感 亮度温度 L波段 机载微波辐射计 SMOS SMAP
原文传递
我国机载多频段微波辐射计具国际水平
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作者 张俊荣 《中国科学基金》 CSCD 1997年第4期284-285,共2页
随着遥感技术的深入发展和广泛应用,微波遥感已成为世界遥感界重点研究开发的领域。微波遥感具有全天候、全天时的特点,比可见光和红外光遥感有较高的图像和数据取得率;微波具有一定穿透能力,所取得的信息与目标的性质和状态有关,所以... 随着遥感技术的深入发展和广泛应用,微波遥感已成为世界遥感界重点研究开发的领域。微波遥感具有全天候、全天时的特点,比可见光和红外光遥感有较高的图像和数据取得率;微波具有一定穿透能力,所取得的信息与目标的性质和状态有关,所以微波遥感能对海洋、大气、陆地的具体参数实现定量遥感。 展开更多
关键词 机载微波辐射计 微波遥感 微波辐射 遥感
全文增补中
层析法微波辐射计遥感反演云液水含量的二维垂直分布 被引量:5
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作者 周珺 雷恒池 +2 位作者 陈洪滨 王彦飞 嵇磊 《大气科学》 CSCD 北大核心 2010年第5期1011-1025,共15页
通过机载双天线微波辐射计的观测数据层析反演出云液水的空间分布是一个有限角度的图像重建问题。为提高这一反问题的适定性,本文对已有的正则化方法进行了改进:根据云液水的分布特征选择W1,2空间范数的离散形式作为正则项;通过数值模... 通过机载双天线微波辐射计的观测数据层析反演出云液水的空间分布是一个有限角度的图像重建问题。为提高这一反问题的适定性,本文对已有的正则化方法进行了改进:根据云液水的分布特征选择W1,2空间范数的离散形式作为正则项;通过数值模拟试验确定双天线仰角的最优设置方案为(30°,90°)等。为避免已有方法中对目标函数进行线性化处理而产生的模型误差,采用L-BFGS-B算法对非线性目标函数直接求解。按照侧边界内云液水分布是否已知将反演模型分为已界模型和未界模型。已界模型的反演结果表明,反演误差在8.6%~12.3%之间,反演图像可以反映出不同云型的结构特征。敏感性试验表明,影响反演精度的主要因素为投影数据的角度分辨率、辐射计观测噪声以及侧边界云液水分布的不确定性;受云液水含量、正则算子特性及边界因素的综合影响,不同云型的反演精度存在差异。为使微波辐射计探测云液水分布能够独立于其它探测手段,本文针对未界模型提出嵌套反演方法。数值模拟试验表明,嵌套反演方法可以为目标区域的反演提供足够的侧边界信息。 展开更多
关键词 层析 侧边界 机载双天线微波辐射计 云液水空间分布 反演方法
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机载8毫米成像微波辐射计图像预处理 被引量:1
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作者 王静 赵凯 《遥感技术与应用》 CSCD 2004年第2期108-113,共6页
机载8毫米成像微波辐射计以中国海监飞机为平台,是国家863计划课题《航空遥感多传感器集成与应用技术系统》中的重要传感器之一,主要用于海洋溢油与海冰参量监测。微波辐射计图像处理技术为溢油体积、海冰厚度等信息特征的提取提供了依... 机载8毫米成像微波辐射计以中国海监飞机为平台,是国家863计划课题《航空遥感多传感器集成与应用技术系统》中的重要传感器之一,主要用于海洋溢油与海冰参量监测。微波辐射计图像处理技术为溢油体积、海冰厚度等信息特征的提取提供了依据,解决微波辐射计图像空间分辨率与温度分辨率相互制约问题,提高图像空间分辨率,并保持目标边缘清晰。对机载8毫米成像微波辐射计飞行实验数据的分析以及图像预处理方法作了详细介绍,并且获取到预期的航空遥感图像,对今后进一步的辐射计图像处理打下良好的基础。 展开更多
关键词 机载成像微波辐射计 图像预处理 维纳滤波 图像增强 边缘检测
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