地基微波辐射计资料的质量控制与降水特征初步分析

摘要

地基微波辐射计是应用遥感技术的新兴气象观测仪器,其资料作为非常规观测资料,可以连续获得,极大地弥补了常规探空资料因观测间隔较长而获取大气信息不足等缺点,其应用前景广阔。
　　为了更好的利用地基微波辐射计资料,确保资料的可靠性,本文针对武汉MP-3000A型地基微波辐射计,选取了2010年6月、9月、10月中的38个“晴天”测得的亮温度数据及与其对应的20:00时的探空资料,利用MWCLD辐射传输模式,结合辐射计不同观测通道的频率特征对辐射计资料进行质量控制。首先将无线电探空资料作为输入数据,代入辐射传输模式,计算出该辐射计各通道的模拟亮温值,再与实际观测的亮温值进行对比。通过个例分析该辐射计观测值与计算值之间的一致性,并判断各通道观测值的合理性。分析结果表明:模式计算值与观测值之间有很好的一致性,并且经过偏差订正或线性订正后的数据,可用于检查辐射计在各个通道的运行状态,从而建立有效的针对地基微波辐射计资料的质量控制方案。针对武汉MP-3000A型地基微波辐射计2009年7-9月的经上述质量控制后的观测资料,采集降水前一小时微波辐射计测得的大气水汽含量(V)和云液态水含量(L)数据,结合历史观测的气象资料,详细分析了降水前一小时大气水汽含量、云液态水含量的分布和演变与降水的关系,结果表明:1)大雨开始前一分钟对应的V值≥6.5cm,中雨对应的V值接近6cm,小雨对应的V值在5-6cm之间;2)V值超过5cm,L值超过1mm可以作为判断降水临近的一个参考指标;3)降水开始前一小时,大气水汽含量的增长大致分为平稳增长和先增长到一个峰值然后下降,在临近降水前5-10分钟又再次跃增这两种情况;4)将各量级降水前一小时的L、V值去除背景值(晴空日V和L的均值变化作为两者日变化的背景值)后可发现,L值的大小、波动范围及波动趋势基本无变化;V值的大小和波动范围有所减小,但其波动趋势无明显变化;5)将数据做FFT变换后,V、L值在第一个转折点处表现出的不同特征可作为判断降水临近的一个指标;6)近地面水汽密度廓线的变化可为降水临近提供一定参考。

目录

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 主要研究内容

第二章 地基微波辐射计及其资料介绍

2.1 地基微波辐射计介绍

2.2 地基微波辐射计探测的原理

2.3 地基微波辐射计数据格式

2.4 亮温度传递函数

第三章 地基微波辐射计数据的质量控制

3.1 地基微波辐射计数据质量控制方案

3.2 微波辐射传输模式MWCLD计算亮温的理论基础

3.2.1 下行辐射亮温度的计算理论

3.2.2 氧气、水汽和云吸收系数的计算

3.2.3 下行辐射亮温度的计算流程

3.3 基于MWCLD的地基微波辐射计资料的合理性检验

3.3.1 资料说明

3.3.2 基于辐射传输模式的资料检验

3.4 本章小结

第四章 地基微波辐射计资料与降水的特征分析

4.1 资料与方法

4.2 地基微波辐射计反演的温湿廓线与探空资料的对比分析

4.3 不同天气条件下大气水汽含量(V)和云液态水含量(L)的统计特征

4.3.1 降水日与非降水日的V和L的统计特征

4.3.2 小雨天气下V和L的统计特征

4.3.3 中雨天气下V和L的统计特征

4.3.4 大雨天气下V和L的统计特征

4.3.5 非降水天气下V和L的统计特征

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 主要结论

5.2 创新点

5.3 工作展望

参考文献

作者简介

致谢