用星载雷达和微波辐射计对江淮云雨垂直结构进行分析及模拟研究

利用热带降雨测量计划卫星2000年在淮河流域能量和水循环试验区域的观测资料建立了适合该地区的云雨模型,并用此模型研究了云雨系统中各种成分对星载微波辐射计所接收的辐射亮温的贡献。模拟结果跟微波成像仪(TRMM)的九通道微波辐射亮温进行对比的结果表明：用TRMM卫星资料建立的云雨模型较好的反映了云降水系统的实际辐射情况;同时也看到,降水系统中上部冰层对上行辐射亮温影响巨大,值得进一步研究。     

嫦娥1号卫星微波探月技术机理和应用研究

微波探测仪是嫦娥1号卫星有效载荷之一,主要用于测量不同深度的月壤微波辐射亮温,进而反演月壤厚度的信息并对月球的3He资源量和分布进行评估。这是国际上第一次利用被动微波遥感探测器在月球轨道直接测量月表亮温信息。因此,对月壤辐射传输模型的研究是及其必要的。文章分析了月球微波探测的机理和存在的问题,并给出了初步解决途径。     

微波辐射特性测试场的设计

从微波辐射特性测量的基本原理出发，论述了测试场地选址准则，对８ｍｍ及３ｃｍ频段的辐射特性测试场及其面标尺寸进行了计算，讨论了场内面目标平面布局，提出了经济实用的布局方案。建场后的实测结果表明，天空温泉、水面亮温与理论计算一致，其它目标的亮温也与国外发表的有关资料相吻合。     

利用多角度热图像提取冠层组分温度和方向亮温

为了给热辐射方向性研究提供准确的组分温度分布和方向亮温数据,提出了一种新的基于热像仪的实用测量方法.该算法包括2个部分:1)采用"热像仪一定面积法"的改进方法"虚拟圈"结合"交叉点法"自动提取植被冠层方向亮度温度,并进行时间效应纠正;2)在假设发射率已知的条件下,利用"开放度"的概念去除多次散射和天空下行辐射的影响,给出更精确的组分温度分布信息.采用2006年4月20日北京小汤山小麦地的测量数据进行了初步分析.获取的方向亮温可以较好地反映地表热辐射方向性规律,热动力学温度提取误差均值小于1 K.     

FY-3A/MWRI数据反演半干旱地区土壤湿度的研究

为了监测半干旱地区干旱化范围和干旱程度, 探讨了一种利用卫星微波遥感反演土壤湿度的方法。根据陆表和大气辐射传输模式模拟植被覆盖地表微波亮温和土壤湿度的关系, 建立土壤湿度的对数三次多项式的反演算法。利用中国气象卫星(FY-3A)搭载的微波成像仪(MWRI)的亮温资料,反演得到吉林通榆地区农田和草地的土壤湿度, 并与地面实测结果进行对比, 其均方根误差农田为0.003 cm³/cm³, 草地为0.005 cm³/cm³, 反演精度较高。本方法可以应用于可以获得更多资料的FY-3B卫星, 结合改进的辐射传输模式获取不同地表类型的辐射特征, 期望未来可进行区域试验的反演研究。     

青藏高原东部高寒草原地表能量交换特征(英文)

青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原,其独特的地形地貌特征对东亚乃至全球大气环流有重要影响.由于地表特征不同,高原不同区域地表热力特征也有显著差异.高原的东部边缘地表、植被和气象特征与高原其他区域明显不同,因此这一区域地表热力作用也与高原其他区域不同.本文研究了青藏高原东部玛曲草原地表能量交换的季节变化特征.玛曲草原冬季净辐射占入射太阳辐射的比例小于雨季,其差异主要由2个季节的地表反照率和湿度状况的差异引起.全年来看,净辐射大部分用水汽蒸发所需的热量.冬季由于土壤冻结加之降水稀少,净辐射主要用于加热地表和大气.雨季由于相对较高的气温、充足的降水及植被茂盛的生长力,净辐射主要用于水汽蒸发.在这一区域,降水的季节分布以及土壤的冻融状况对地表能量分配有重要影响.     

天空冷背景下受力岩石微波辐射特征实验研究

分析了环境因素对微波辐射观测的影响机理. 以此为基础,在天空冷背景条件下,利用岩石试验机、微波辐射计、声发射、温度测试仪等,开展了岩石弹性变形阶段循环加载微波辐射变化特征的室外观测实验. 结果表明,在天空冷背景下能可靠获取岩石受力变形过程中的微波辐射能量变化信息. 花岗岩弹性变形阶段的微波辐射亮温变化与应力间呈同步性很强的正相关关系,相关系数达0.94; 岩石表面的温度变化与应力间亦呈正相关,但其变化滞后于应力变化,且单位应力的微波亮温升幅远大于表面温度升幅. 实验证实了利用微波辐射观测手段可有效探测岩石受力引起的岩石内部应力状态的变化.     

基于微波植被指数的甘南草地生物量动态监测

利用2003-2007年AMSR-E每日亮温产品计算了甘南州每日微波植被指数,结合Terra/MODIS植被指数产品比较分析了两种植被指数之间的关系.在此基础上,建立了基于微波植被指数的生物量监测模型,并对其精度进行了评价.结果表明:基于升轨6.925,10.650 GHz亮温数据的微波植被指数与MODIS增强型植被指数EVI之间有良好的相关性,其,rR2和RMSEP值分别为0.69,0.54和0.044.基于微波植被指数的草地生物量干重监测模型能反映甘南草地生物量的基本变化规律.由西向东、由北向南生物量逐渐增加,生长季内(5-10月)生物量产量峰值出现在7,8月份,不同草地类型生长季内的干物质产量由高向低依次为暖性草丛类、沼泽类、高寒灌丛草甸类、温性草甸草原类、高寒草甸类、温性草原类,低平地草甸最低.     

中国藏北高寒生态遥感植被变化及成因分析

 利用NOAA/AVHRR-NDVI遥感数据研究了近20年藏北高寒生态系统植被变化趋势,发现藏北植被覆盖呈现出东部高,西部低的态势;依次是农作区和森林区>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。空间分布显示NDVI显著增加或减少的区域分布在地势比较低的东部和中部地区的森林区和高寒草甸区,在海拔较高的西部地区的高寒荒漠草原NDVI变化趋势处于轻微变化或无变化。分析造成植被变化的气候原因（温度、降水,风）和人为原因,认为不同区域植被动态变化的主导因素不同;藏北东部地区,植被变化受人类活动因素影响比较显著;中部地区,同期气候条件有所改善,植被覆盖呈增加趋势,年平均最低温度和降水对植被生长具有正效应,而风力和辐射减少引起该区植被蒸散下降也有利于植被生长。藏北地区西部为无人区,不受人类活动太大的影响,因而藏北西北部的植被变化可能更多的表现出藏北高原植被的自然变动。     

3mm波段天空亮温的计算

依据建立的3mm波段晴空亮温理论模型,对晴空3mm天空亮温进行了理论和实验研究,提出了根据地面气候条件来求取天空亮温的简单实用方法．理论计算和实际测量结果的误差分析表明：3mm天空亮温的计算是正确的,用此计算值来进行金属目标辐射亮温估算是可行的,简化的理论算法完全满足工程应用的要求．     

基于微波遥感的土壤湿度异常监测

提出地表微波极化差异指数,并利用AMSR-E星载被动微波遥感亮温数据,统计分析了2002-2006年7月上旬新疆微波极化差异指数旬平均分布;通过计算归一化距平,反演得到新疆7月上旬土壤湿度动态变化分布图。结果表明:利用微波极化差异指数能够较好地表征土壤湿度时空异常变化,为定量监测土壤相对干湿程度提供了一种有效便捷的方法。     

被动微波植被辐射模拟研究综述

论述了当前被动微波植被辐射模拟算法的进展和研究趋势.植被辐射的模拟方法主要分为3类:第一类是将植被看作各向同性的单层介质,光学厚度、单次反照率等设为常数或用经验关系来计算;另外两类主要差别在于冠层定义的方式不同.其中一种方法将植被冠层看作连续介质,另一种方法用植被冠层的离散特征(如茎和叶子的长度、方位)来定义.     

全极化综合孔径微波辐射计全极化亮温的重构

为了获取全极化信息和降低重构误差,提出了一种改进的全极化重构算法应用于全极化综合孔径微波辐射计,并分析了交叉极化对全极化亮温各分量的影响程度.仿真结果表明,与传统算法相比,改进的全极化重构算法能够有效降低图像重构误差,获取高精确度的全极化亮温数据以满足测量土壤湿度、海表面盐度、海表面风矢量等应用需求.      

干、湿沙层对岩石受力微波辐射影响的实验对比

在天空冷背景下，通过实验模拟卫星对地观测，研究盖层对岩石受力过程中微波辐射的影响规律及影响机理.实验以花岗岩及覆被干、湿沙层为例，采用卧式压力机和C波段微波辐射计对岩石受力过程中松散盖层对辐射变化的影响规律进行观测.实验结果表明:花岗岩弹性变形阶段的微波辐射变化与载荷具有很好的同步性，相关系数达0.94，微波亮温变化量为0.015K/MPa.当岩石观测面铺设2.5cm厚的干沙层或湿(含水)沙层时，其对受力岩石微波辐射影响存在差异:1) 干沙层对岩石受力过程中的微波辐射变化量无显著影响;2) 含水沙层显著削弱了微波辐射计所接收到的岩石中由力引起的微波辐射变化信号.     

遥感大气中汽态水和液态水含量的实验研究

根据微波在大气中的辐射传输理论，采用接收１．３５ｃｍ和８ｍｍ波段的大气噪音，推算大气中水汽和液态水含量，研制了双通道微波辐射计，进行遥感实验，文章中对微波辐射计测得的数据如何校正，展开了详细的讨论，这将在监测和利用空中水资源的科学实验中发挥作用。     

Development of a Chinese land data assimilation system:its progress and prospects

The objective of land data assimilation is to merge multi-source observations into the dynamics of land surface model for improving the estimation of land surface states.We have developed a land data assimilation system for China's land territory.In this sys- tem,the Common Land Model and Simple Biosphere Model 2 are used to simulate land surface processes.The radiative transfer models of thawed and frozen soil,snow,lake,and vegetation are used as observation operators to transfer model predictions into estimated bright- ness temperatures.A Monte-Carlo based sequential filter,the ensemble Kalman filter,is implemented as data assimilation method to inte- grate modeling and observation.The system is capable of assimilating passive microwave remotely sensed data such as special sensor mi- crowave/imager (SSM/I),TRMM microwave imager (TMI),and advanced microwave scanning radiometer enhanced for EOS (AMSR- E) and the conventional in situ measurements of soil and snow.A spatiotemporally consistent assimilated dataset for soil moisture,soil temperature,snow and frozen soil,with a spatial resolution of 0.25 degree and temporal resolution of one hour,has been produced.This paper introduces the development of Chinese land data assimilation system and the progress made on data assimilation algorithms,land sur- face modeling,microwave remote sensing of land surface hydrological variables,and the preparation of atmospheric forcing data.The dis- tinct characteristics and challenges of developing land data assimilation system and the perspectives for future development are also dis- cussed.     

微波辐射下有机混合溶剂提取芝麻杆中木质素

采用1,4-丁二醇与丙三醇的混合溶剂作为萃取剂,微波辐射从芝麻秆中提取木质素.研究了微波辐射功率、微波辐射时间、固液比和萃取剂质量分数对芝麻杆中木质素提取率的影响,运用L9(34)正交试验对提取条件进行了优化.结果表明,影响木质素提取率的主次因素为微波辐射功率、萃取剂浓度、微波辐射时间及固液比.最佳提取条件:微波辐射功率900W,微波辐射时间40min,固液比1∶12(g∶mL),萃取剂质量分数ω=90%,木质素的萃取率为65.3%.萃取剂蒸馏除去水分可重复循环使用.     

双频段直接检波型微波辐射计

介绍了双频段直接检波型微波辐射计,其工作频率为18.7 GHz和36.5 GHz,每个频率为双极化工作体制.经过性能测试,并与双频段超外差式微波辐射计进行对比.结果表明在性能指标相当的情况下,直接检波型微波辐射计更适于卫星搭载应用.     

沥青路面现场微波加热再生模型与实验

为了求解微波加热再生沥青混合料内的温度分布,研究了由于沥青混合料介电常数和比热容是温变参数,从而导致电磁场分布和吸收微波功率的非线性变化.建立了电磁场控制方程和热传递方程耦合的二维非线性热电耦合模型,提出了按微波周期为时间步长交替迭代求解该非线性模型的求解方法.使用了工作频率为2.45 GHz的微波系统,通过连续或间歇辐射加热方式,对不同体积的沥青混合料进行了加热实验.实验结果证实了微波加热再生通过辐射热传递能实现瞬间体积加热,具有快速、加热均匀、保证质量和无污染等特点.