地基多通道微波辐射计在航空气象中的应用探讨

摘要

在常用的航空气象监测和探测手段中，常规探空的时间分辨率和空间分辨率都较低，天气雷达资料基本局限于降雨过程，气象卫星垂直分辨率不足，水平分辨率相对较低。多通道地基微波辐射计作为一种被动式微波遥感设备，能够全天候、全天时工作，弥补了上述探测手段的不足，是其有效的补充。地基微波辐射计的天线接收到大气中气体、云粒子所发射和散射的微波信号，结合云底温度、高度信息以及天线附近的温度、湿度和气压，使用不同反演算法可以获得大气中总水汽量、总液态水量、以及温度、湿度、水汽和液态水的廓线。地基微波辐射计目前的主要应用方向包括：用作非常规的大气廓线探测手段，用于云和降水研究，用于指导人工影响天气作业，对降水进行预警，或者将探测数据进行同化用于数值模式运行等，同时地基微波辐射计在低云大雾、飞机积冰和强对流等航空危险天气的监测中，也具有很好的应用前景。通过微波辐射计的温湿廓线和液态水廓线，可以反演识别低云的云底高度、温度以及雾的厚度等信息，通过加装的红外仪器可以更准确地测量云底温度和高度；利用反演出的大气廓线，采取各种积冰方案，可进行飞机积冰潜势区和强度的监测计算，与各种气象雷达组成联合探测系统，可对飞机积冰等航空危险天气进行监测预警；根据高分辨率的探测数据，计算大气不稳定度参数，可得到动力、热力条件随时间的变化情况，为强对流天气的监测预报提供支持。微波辐射计在应用于航空气象的问题主要有：一是要收集当地的长期探空历史资料，建立多种天气条件下的反演模型；二是要改进反演方法，提高大气廓线的反演精度；三是从航空气象保障的实际要求出发，加强反演产品的分析；四是与其他设备配合使用，提高航空气象保障能力。