大气物理与大气探测的一些进展

本文综述大气物理与大气探测中主要方面的一些进展,即地基大气遥感、卫星气象、云物理、临近预报和全球气候变化。侧重于大气遥感在这些领域中的作用。并以北京大学的大气遥感研究工作,作为实例阐述。它包括微波辐射计及其环境遥感应用、大气云雨对微波通信影响的评估、光学和卫星遥感大气污染、卫星遥感大气和海洋、世界气候研究计划。     

卫星正成为监测大气环境的“慧眼”

<正>随着工业化进程的加剧,人类活动造成的化石燃料燃烧、城市工业排放、土地类型改变使全球大气中的化学成分产生巨大变化,这不仅影响区域的空气质量,而且对全球气候变化也产生不可估量的影响。科学合理地开展中国大气环境污染治理,对大气化学成分开展综合探测至关重要。传统的地面观测虽然精度高,但单个站点的代表能力有限,并且在远洋、高山、极地上空站点稀疏,无法获得全球覆盖的观测数据,而卫星观测能够在保证观测精度的条件下,弥补传统观测的不足,获得实时全球大气成分数据。     

差分吸收光谱技术在大气监测领域中的应用

随着人类经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事件也时有发生。如何防治污染、保护环境,成为当代科学的一个课题。痕量气体光谱分析技术检测大气污染具有检测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态检测等优势。差分光学吸收光谱技术(DOAS)是探测大气中痕量气体成分的现代光谱遥测技术。由于其高准确性和高分辨率、可同时对多种气体进行测量等优点被广泛用于城市空气质量、污染源排放(如:高速公路、企业排放)、对流层和平流层的大气痕量气体成分及自由基的测量。它可以同时测量大气中多种气体分子,如CO2、SO2、NOx等。本文介绍了主要介绍差分吸收光谱技术的原理、测量精度影响因素及其在大气监测领域中的应用。     

试验区碳卫星载荷航空校飞综合试验方案设计

为了充分了解全球碳循环过程及其对气候的影响,并对CO_2排放状况提供数据支撑,扩大我国在国际气候变化方面的话语权,国家高技术研究发展计划(863计划)支持开展了"全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范"项目的研究,卫星搭载了高光谱与高空间分辨率CO_2探测仪(以下简称CO_2探测仪)与云与气溶胶探测仪(以下简称CAPI探测仪),它们的监测数据将用于精确反演全球大气CO_2含量,为全球大气环境变化、温室气体探测、光化学过程、气候变迁等方面的研究与业务的需求发展提供技术依据。CO_2探测仪作为我国首台温室气体遥感监测仪器,研制难度极大,亟需通过航空校飞试验完善载荷发射前的试验环,对载荷功能和性能进行有效评估,以进一步降低卫星发射后的运行风险。此外通过航空校飞获取的对地观测数据还将为CO_2浓度反演算法的开发与验证提供较为理想的模拟数据集,对卫星发射前数据应用技术体系的贯通和卫星发射后的航空伴飞验证具有极大助益,同时为我国机载温室气体探测积累了宝贵前期经验。课题利用我国正在研制的碳卫星载荷,CO_2探测仪和CAPI探测仪,通过适应性改造,搭载在航空飞行平台上进行2个试验区的航空校飞综合试验及其地基同步综合观测试验,验证CO_2探测仪载荷对CO_2探测的功能及部分性能指标;同时为大气CO_2浓度反演算法提供试验数据,并综合地基观测等手段对校飞反演数据进行精度检验,为卫星发射后尽快发挥效益奠定技术基础。     

激光雷达在大气探测中的应用研究进展

激光雷达具有高方向性、相干性、单色性以及体积小等特点,在大气探测、气象监测领域得到了广泛的应用。本文综述了激光雷达在大气探测中的最新研究进展和应用现状,认为激光雷达技术在该领域目前存在的主要问题是易受环境变化的影响,该技术未来将向着高精度、高性能和智能化方向发展。     

国外遥感政策与法规研究

经过几十年的发展，卫星遥感系统已经日臻成熟，全球军用、民用与商业遥感卫星数量日益增加。当前国际上约有51个国家拥有或者运营着高分辨率卫星遥感系统，遥感数据广泛用于国家安全、外交政策、全球环境变化和科学研究等领域，由此也形成了对成熟数据政策法律框架的强烈需求。美国、俄罗斯、加拿大和德国等国家，出于国家安全和外交利益考虑，以及规范本国遥感产业发展的需要，纷纷制定了自己的遥感相关政策，对卫星遥感数据的分发等进行正式立法。     

中高层大气密度研究态势及热点分析

 中高层大气在日地空间环境中起着承上启下的作用,同时也是热层、电离层和磁层耦合研究的重要领域,而中高层大气密度是大气环境的重要参数,是当前空间科学研究的热点,因此国内外学者开展了大量的研究工作。基于文献计量学的视角,分析了中高层大气密度研究的发展历程、主要研究国家、重点机构、资助基金和研究热点。通过分析可以看到,中高层大气密度研究领域年度发文呈现波动上升趋势,全球整体发文趋势受美国、德国、中国、法国和英国5个主要国家的影响较大。美国在该领域的研发机构数量非常多,尤其是美国科罗拉多大学和美国国家航空航天局科研实力雄厚,且相互之间科研合作非常密切。中国进入该领域较晚,但发展迅速,研究队伍、研究成果和基金数量进步明显,已经开展了神舟飞船、APOD（Atmospheric density and Precise Orbit Determination）卫星、天宫实验室、气象卫星等重大项目的大气密度探测,获取了大量高精度实测数据。目前该领域的研究热点主要集中在中高层大气密度多手段探测、高精度大气模型建立及大气密度预报等方面。     

科技新知

人类首次从太空探测到深海现象最近,中美科学家借助太空卫星上的星载传感器,探测到800多米水下的超咸涡旋——“地中海涡”,从而开创了从太空探测深层海洋现象的先例。“地中海涡”是一种高温高盐的水下涡旋,出现在大西洋西班牙、葡萄牙沿岸深度超过800米的水下。这种涡旋的出现有助于推动大西洋暖流的形成和发展。38欧洲科学家最近发现了一种过去不为人知的大气污染源——亚硝酸气体。在阳光充足时,这种气体会使大气层底部臭氧增多,导致城市上空产生有害烟雾,刺激人类的眼睛以及呼吸道。新大气污染源科学家发现森林一直被认为是遏制全球变…     

我国卫星遥感领域发展现状与专利分析

根据对卫星遥感领域中雷达成像类型传感器进行专利检索与分析,旨在对我国卫星遥感领域的发展,提供参考价值。文中着重从卫星遥感领域世界机构排名情况、中国机构排名情况、主要技术热点、专利全球分布情况四方面对雷达成像传感器进行专利分析。又将中国专利权人按照地域进行划分,通过对比各省份专利拥有量,找出优势省份与专利空缺省份,利于明确今后发展方向。     

海洋大气和环境卫星遥感技术进展

 分别从海雾、海上强对流、海洋环境监测角度,介绍了卫星遥感监测能力、方法和相关产品的最新进展。卫星监测能力上,发展方向主要为高低轨、主被动协同观测;数据提取和产品反演方面,遥感反演算法趋于多样化且逐渐稳定成熟。基于卫星遥感对高层大气（以强对流为代表）、边界层大气（以海雾为代表）以及海洋环境（以海洋藻类、水体组分参数为代表）的评估,已经从科学研究过渡到业务监测,进一步提升了对海洋大气和生态环境的监测能力。     

利用GPS技术探测大气中的水汽含量

准确掌握地球大气中的水汽分布，了解水汽变化趋势对天气现象、全球气侯变化、数值预报有重要的理论研究及实用价值．文章系统地论述了利用地基GPS方法观测大气中水汽含量的原理．论述了在地基GPS技术中观测站遥测大气中水汽含量的理论基础，建立了利用GPS观测数据计算大气层水汽含量的理论模型，导出了Tm的计算公式，最后用实例论证了地基GPS测雨的可行性．     

计算机层析技术重构算法在大气遥感监测中应用的研究进展

遥感监测是当前大气环境监测中的一项重要手段,该技术与计算机层析技术（CT）相结合,可以对污染源浓度分布进行远距离实时自动监测。本文综述了CT重构算法在大气遥感监测中的研究进展,这些研究成果充分表明,CT与遥感技术联用,对监测工业泄露的有害气体分布情况、观测城市上空气体污染物的分布等大气监测领域具有广泛的应用前景。     

微波遥感大气水的研究

在地面测量大气本身的微波辐射, 可以推算大气温度, 含水量, 臭氧和其他一些气体的浓度。采用大气中水汽吸收波段1.35cm和微波窗区8mm波段的辐射测量,可以遥感大气中汽态水含量和云中液态水的含量。本文通过对4个微波频段在大气中辐射传输的计算,可以看出在地面利用3mm波段遥感大气中的汽态水和云中液态水,尤其是遥感晴空汽态水含量将具有更高的灵敏度。开展3mm波段的辐射测量,将有利于连续精确地监测大气水的研究,这对中尺度天气预报和气候热平衡将起重要作用。     

基于遥感影像的都江堰市多植被指数的比较研究

植被指数是遥感领域中用来表征地表植被覆盖,生长状况的一个简单,有效的度量参数.随着遥感技术的发展,植被指数在环境、生态、农业等领域有了广泛的应用;随着人们对于全球变化研究的深入,以遥感信息推算区域尺度乃至全球尺度的植被指数日益成为令人关注的问题.该文主要从NDVI、RVI、DVI三种常用植被指数模型进行分析研究,利用TM遥感影像为主要数据源,通过ERDAS IMAGINE软件对都江堰市遥感影像图进行植被指数的提取以及计算,通过3种不同的植被指数进行分析比较得出该区域的最佳植被指数.     

基于“3S”技术的阳谷县土地更新调查

阳谷县土地更新调查数据库是利用"3S"技术建立起来的业务运行系统,该系统所具备的功能可以满足县级土地资源的动态监测和及时更新.以阳谷县为例,探讨了利用遥感、地理信息系统和全球定位系统为代表的"3S"技术进行县级土地资源动态监测和更新的原理和方法.     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

大气程辐射遥感图像技术

大气程辐射遥感图像是遥感图像中各点大气程辐射遥感值按顺序排列所形成的、与地面状况无关的、仅与大气状况有关的、无法在自然条件下直接获取的遥感图像.就对地探测而言,大气程辐射是需消除的干扰因素,对于大气传输特性的研究、遥感图像的大气修正、区域大气遥感探测和大气环境质量遥感监测等则是宝贵的信息源.研究利用遥感数字图像和对应地面反射率、逐点分离、提取像元大气程辐射遥感值从而生成大气程辐射遥感数字图像有重要理论和应用价值.     

植被-气候关系遥感分析研究进展

对当前植被-气候关系遥感分析研究进行了总结.过去几十年内,全球不同尺度、区域和时间序列的植被变化对气候变化表现出了明显响应.植被的生长变化与气温和降水的变化密切相关.而大尺度上土地覆被类型的变化及植被覆盖的变化对局地及区域的气候产生重要的反馈作用.当前植被-气候关系研究的常用的遥感数据源较多,但也存在单一遥感数据源时间...     

适应全球气候变化的森林固碳计量方法评述

在全球气候变化背景下,研究森林固碳计量方法理论具有重要意义。笔者基于文献计量学方法评述了该研究领域近年来的最新进展,比较了各森林固碳计量方法的优缺点。森林固碳计量方法主要包括基于样地清查或遥感估测和基于模型模拟的方法。选择合适的方法需要考虑数据信息、研究侧重点及各方法间的兼容性等。目前,森林碳计量的核心目标是构建各树种的异速生长方程,难点主要是尺度转换。样地调查、遥感估测和模型模拟等方法的综合运用是解决尺度转换问题和研究森林生态系统碳循环的主要趋势。特别要加强全球气候变化背景下人工林的适应性管理,科学评估人工林的固碳潜力,提升人工林固碳潜力评估方法的必要性。同时,也需要加强森林生态系统C-N-H₂O耦合循环及其生物调控机制方面的研究,降低森林生态系统碳收支评估的不确定性。