利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化,利用多个MODIS陆地和大气产品,给出一个不需要地面观测气象数据,仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003年7—10月、2004年7—11月及2005年6—10月期间退化草地89个晴空数据和农田85个晴空数据,与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量,均方根误差达到47·5和49·2W/m2,优于国内外同类研究的精度。     

利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和 向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化, 利用多个MODIS 陆地和大气产品, 给出一个不需要地面观测气象数据, 仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003 年7?10 月、2004 年 7?11 月及 2005 年 6?10月期间退化草地 89 个晴空数据和农田85个晴空数据, 与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量, 均方根误差达到 47. 5 和49. 2 W/m², 优于国内外同类研究的精度。     

利用MODIS数据估算晴空半干旱地表潜热通量

为研究我国半干旱区域地表潜热通量分布特征, 建立了一套不需要将地面气象观测数据作为输入而仅用卫星数据来估算晴空条件下半干旱地表潜热能量的方案。该方案设计了针对半干旱地表的净辐射通量参数化方法和土壤热通量估算模型, 利用S-SEBI模型计算蒸发比率, 根据能量平衡原理得到潜热通量。基于MODIS陆地和大气产品, 利用该方案进行潜热通量估算研究,并采用2003, 2004和2005年6?11月间退化草地和农田晴空数据进行验证。与地面站点观测数据对比结果表明该方案能有效计算地表潜热通量: 在退化草地和农田两个站点上, 该方案计算的地表潜热通量的均方根误差分别为60.4和64.6 W/m², 平均偏差分别为18.6和32.4 W/m²。     

东北半干旱地区辐射收支与地表能量分析——以锦州地区为例

本研究利用2015年锦州通量观测站实测资料,对东北半干旱地区的地表辐射收支、能量平衡、地表反照率和能量闭合度等方面进行分析,得出以下结论:锦州地区向下短波辐射、地面向上短波辐射和地面向上长波辐射有明显的日变化特征,而大气向下长波辐射没有.该地区8月午后易产生对流云,致使向下短波辐射日变化在午后有明显波动.净辐射平均积分值8月为12.7 MJ/m~2, 12月为-0.9 MJ/m~2,冬季全天均由土壤向地表传递能量,所以夏季盈余的能量可能储存到深层土壤,在冬季释放.感热和潜热随净辐射有相同的增减趋势,日变化并不平滑,有多个峰值.平均地表反照率12月(0.21)明显高于8月(0.18).受不同天气条件影响,在不同季节,各辐射分量的日变化特征不同.降水通过改变土壤湿度会对感热、潜热和地表反照率产生影响.采用过原点和有截距两种不同的拟合方法来评估锦州冬夏的能量闭合度,对比结果发现,冬季能量闭合度均远低于夏季.     

云内辐射传输过程对对流降水过程的影响

模拟并讨论了云内辐射传输过程对积云暖云过程和积云冷云过程中的影响.计算结果表明长波辐射使云顶冷却、云底加热,使得整个云体的垂直温度梯度加大,促进了云内的对流运动;短波辐射对云顶加热作用抑制了云中的对流运动.对暖云过程,辐射传输方案的引入,使云水、地面降水量都有不同程度的增加,其中,仅考虑长波辐射传输过程时的增加更显著.对冷云过程,长短波辐射的不同作用更为明显:仅考虑长波辐射时,云中的霰量增加;同时考虑长短波辐射时,云中霰量减小.与不考虑辐射过程相比,仅考虑长波辐射传输,可以使地面降水量有不同程度的增加;同时考虑长、短波辐射传输,可以使冷云的地面降水量减少,而使暖云的地面降水略有增加.     

SACOL黑碳和沙尘气溶胶辐射强迫分析

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的太阳光度计资料、AREONET气溶胶光学特性资料,采用辐射传输模式SBDART分析了SACOL典型日个例沙尘气溶胶和黑碳气溶胶的长、短波辐射强迫,探讨了不同地表反照率和天顶角对气溶胶辐射强迫的影响.分析表明,沙尘和黑碳在地表的短波辐射强迫分别是-146.54,-60 W/m~2,长波辐射强迫分别是17.79,8.66 W/m~2,短波辐射强迫是长波的6倍多,沙尘辐射强迫是黑碳的2倍多;在大气层顶沙尘和黑碳短波辐射强迫是39.04,27.2 W/m~2,长波辐射强迫为12.19,5.0 W/m~2.短波辐射强迫随地表反照率的增加而增大,长波辐射强迫随地表反照率的增加线性减小.随天顶角减小,大气层顶的短波辐射强迫线性增加,地面短波辐射强迫对数减小,长波辐射强迫随天顶角的变化很小.     

降水预报的红外遥感方法研究

利用现代化卫星、地面遥感探测手段，对华南地区（以广州为主）地表、大气逆辐射和云体发展进行了长时间跟踪观测，旨在掌握不同天气状况下地表辐射变化规律，并以地面有效辐射（Ｆ０）作为降水预报因子，初步估算了Ｆ０、云体厚度与降水强度的关系．     

高空薄云影响下的大气长波辐射遥感估算

作为地气系统能量交换的重要形式,精准的大气下行长波辐射数据对地表、大气层顶模型的建立以及全球生态环境和气象气候研究极其重要.目前关于遥感反演大气下行辐射的研究多以晴空条件为前提,很少考虑到高空薄云,使得这些方法应用范围受限.高空薄云对红外辐射具有不完全通透性,地表信息部分被云削减后透过云层到达传感器.由于云体温度极低,可明显降低传感器观测的星上亮温,加上其复杂的微物理学属性和多变的分布特征,对大气下行辐射的反演造成很大影响.通过研究不同性质的高空薄云,基于小样本理论、利用神经网络和支持向量机构建高空薄云存在时的大气下行辐射遥感反演模型,并结合实测站点数据对模型的精度进行检验.结果显示,两种算法的精度基本满足瞬时地表长波辐射研究的要求,解决了高空薄云影响下遥感反演大气下行辐射的难点.两种非线性模型直接以传感器的辐亮度、亮温组合、大气水汽含量以及光学厚度作为输入,既考虑了云的特征参数,又避免了计算大气下行辐射的误差传递,提高了算法的通用性和实用性.     

阈值与纹理相结合的云识别方法

为了利用大气向下红外辐射进行云的地基红外遥感,分析了晴空辐射阈值的确定方法以及有云天空和晴空的LBP谱,进一步提出了阈值与纹理相结合的云识别方法.辐射阈值法可以逐像元地进行云识别,但一旦阈值确定不准,会导致云识别误差较大;有云与晴空的LBP谱有明显差异,可以利用晴空相似度周值进行云识别,但由于计算LBP谱需要在较大区域...     

广东龙门地区草地下垫面地表辐射和能量平衡观测和分析

 利用2009年9月-2010年1月在广东省龙门县收集的涡动相关观测资料,比较了广东龙门地区草地下垫面秋、冬季不同天气条件下的地表通量特征。发现地表辐射平衡分量和能量平衡分量都存在明显的月际变化。典型晴天下辐射通量除长波辐射外均表现为标准的单峰日循环形态。在阴、雨天,辐射通量日变化曲线波动大,出现双峰甚至是多峰的形态。地面长波辐射略大于大气长波辐射,两者的差值在雨天、阴天、晴天依次增大。在辐射平衡中,地面长波辐射贡献最大,大气长波辐射次之,再依次为太阳短波辐射、净辐射和反射辐射。与晴天相比,阴天潜热、感热均减少。与秋季相比,冬季潜热减少,感热增加。在晚上存在负水汽输送现象。降水天里地热流量全天为负值,土壤从深层向地表释放热量。无论晴天还是阴天,地表和浅层土壤温度都表现为准正弦曲线。土壤温度的活动层基本在10cm土壤层内,各层土壤温度峰（谷）值出现的时间随着土层厚度增加而延迟,10cm以下土壤温度几乎无日变化特征,雨天时地面和浅层土壤温度呈下降趋势。各层土壤温度不仅跟天气状况有关,晴天高于阴天,还存在秋季地温度高于冬季的季节变化。     

Case study of longwave contribution to dust radiative effects over East Asia

In order to evaluate the impacts of LW contribution to aerosol radiative effects over East Asia,a dust longwave radiative parameterization scheme is integrated into the online mesoscale dust forecasting model GRAPES_CUACE/dust.A case modeling study shows that about half at surface and one third at TOA of the dust negative shortwave radiative forcing are cancelled by its positive longwave forcing over the dust affected area.In the dust layer,longwave radiation emitting by dust cools the atmosphere,which counteracts about 17%of shortwave heating of atmosphere during daytime and results in cooling of atmosphere simply during nighttime.At the same time,the atmosphere beyond the dust layer is warmed because of absorbing the LW radiation emitted by dust layer.Dust longwave contribution exerts more evident impact on the air temperature in lower atmosphere and surface.The surface air temperature cooling rate resulting from the dust solar radiation is cancelled about 40%by dust longwave warming at daytime.At nighttime,dust longwave contribution warms land and sea surface.The online calculation of dust LW radiation reduces about 15%relative errors of predicted AOD based on the dust model with only SW radiative feedback.This case study result suggests that dust longwave contribution has important impacts on the earth-atmosphere energy process,especially on the surface and in the lower atmosphere and should not be neglected in the study of dust radiation effects.     

夏季太湖表面辐射和能量通量特征观测分析

利用太湖表面2012年6~8月的辐射和湍流通量观测资料,分析了太湖夏季晴天辐射平衡和能量平衡各组分的日变化特征。结果表明:12012年夏季晴天太湖表面向下、向上短波辐射和向下、向上长波辐射日平均值分别为282.6、19.5、425.8、478.6 W/m2,反照率日平均值为0.05;2夏季晴天净辐射、感热通量、潜热通量和热储项日平均值分别为210.3、3.8、121.8、5.7 W/m2;3夏季晴天感热通量白天为负最小值为-13.4 W/m2,夜间为正最大值为17.3 W/m2。潜热通量晴天白天最大值达到216.6 W/m2,是能量平衡分配的主导;与陆地下垫面不同的是,夜间潜热通量仍保持正值。热储项白天为正,夜间为负,约60%的能量以潜热的形式消耗。天气过程出现时,湖体稳定的正温层被打破,累积热储项急剧减少。     

有云条件下WRF模式中5种边界层参数化方案的比较研究

利用中尺度气象模式WRF中五种边界层参数化方案,对中国安徽寿县地区进行高分辨率的数值模拟,评估有云条件下边界层参数化方案对不同气象要素以及边界层结构的模拟能力。结果表明:两种非局地方案(ACM2、YSU)在云层存在的时间、云底高度、云底厚度方面模拟效果较好,局地方案模拟结果较差;对于向下短波辐射模拟,ACM2方案更接近观测值;对2 m温度和比湿模拟ACM2方案最好,而局地方案在风速和风向上存在优势;垂直结构方面,白天弱不稳定条件下,非局地方案考虑大涡输送更能表征位温廓线和湿度廓线,而风速和风向廓线的模拟,除了MYJ方案外,其它方案均能成功模拟,在夜间弱稳定条件下,5种方案都能模拟出弱不稳定层结、逆湿结构、急流等。     

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.     

卫星遥感东亚地区云辐射与气候

本文利用ＴＩＲＯＳ－Ｎ卫星ＴＯＶＳ系统，计算了１９８９年７，８，９月东亚地区的射出长波辐射（ＯＬＲ），云量和地表温度。由此讨论了ＯＬＲ的分布以及它与天气系统的联系。分析了地表温度，云量和ＯＬＲ的关系及晴空条件下海面温度与ＯＬＲ的相关性。本文综合分析了云对气系统辐射收支的影响及高，低云系统的不同的辐射效应。通过分析发现低云系统反射率应占主导地位，而高云系统是以温室效应为主。     

中国地区云与辐射对气候的影响

本文通过十年气象卫星系列观测资料和地面气象观观资料,分析云与辐射的关系。由此得出中国不同地区,不同季节的云量与地球行星反射率,与地气系统长波射出辐射的关系和经验公式。由此估算出地气系统净辐射随云量的变化率,以及云的反射率效应和温室效应之比。本文综合讨论地球一大气系统辐射过程。云对辐射平衡及气候的影响。     

全球卫星大气成分遥感探测应用进展及其展望

 随着全球变化的加剧,科学家和各国政府对大气环境日益关注,尤其是大气中的化学成分,不仅影响区域的空气质量,而且对全球气候变化产生不可估量的影响。卫星遥感探测大气中的化学成分是近年来全球对地观测领域的一个新兴分支。本文阐述全球及中国在卫星大气成分遥感探测领域的发展,以及目前已经和正在开展的各类卫星大气成分探测进展,综述大气气溶胶、主要痕量气体、主要温室气体的卫星遥感探测国际和国内现状,以及掩星和临边探测大气成分垂直廓线的进展,展望未来全球在该领域的发展方向。     

西藏高原太阳红斑紫外线的测量

文章阐述了实地测量和利用卫星数据,以及分析青藏高原太阳紫外线的部分结果。地面测量结果显示西藏城市和乡村2005-2006年晴天红斑紫外线日总量[J/m2]变化规律;2006年西藏城乡晴天紫外线A(UVA)和紫外线B(UVB)日总量对比。卫星数据分析结果显示整个青藏高原夏季太阳紫外线强度的空间分布规律,同时与周边地区的强度做了比较。测量和分析结果能为该地区的地面紫外线情况和人类健康等诸多方面提供量化的数据。     

利用NOAA/AVHRR数据估算福建省月平均地表反照率

在对行星反照率与地表反照率关系理论分析的基础上,利用地表太阳总辐射观测数据,建立了利用NOAA/AVHRR数据估算地表反照率的模型.对每一幅卫星影像,分别确定了模型中系数a、b的值,并据此计算了卫星成像瞬间的地表反照率.计算结果表明,利用建立的地表反照率计算模型估算的月平均地表反照率比较准确地反映了福建省的地表状况.