云区星载微波仪器亮度温度的辐射传输模拟

摘要

由美国开发的快速通用辐射传输模式CRTM(Community Radiative TransferModel)是近年来应用最广泛和最具代表性的辐射传输模式之一，它综合考虑了大气气体的吸收，各种类型水成物和气溶胶粒子的吸收和散射，不同地表（海洋，陆地及冰雪覆盖等）的发射和反射等辐射效应，为研究云的相态、云中粒子大小及云的高度等参数对辐射传输模拟的影响提供了平台。
　　本文利用美国国家环境预报中心NCEP全球资料同化系统GDAS提供的客观分析场作为CRTM的输入，对搭载在水循环变动观测卫星GCOM-W1上的先进的微波扫描辐射计AMSR-2各通道的辐射亮度温度进行云区吸收、散射辐射的模拟，研究云参数对云区辐射传输模拟的影响。
　　分洋面和陆地进行了辐射对六种水成物（云水、雨水、冰水、雪、霰、雹）的敏感性试验。结果表明:云水和雨水主要起到增温作用，雨水的增温作用大于云水;冰、雪、霰、雹主要起到降温作用，雹的降温作用最大，霰次之，冰的降温作用最弱，影响很小。海洋下垫面云水和雨水的吸收增温作用大于陆地下垫面，陆地下垫面雪、霰、雹的散射降温作用大于海洋下垫面，89GHz通道对雪、霰、雹的变化最敏感。
　　晴空区、云区单点模拟和观测亮温的对比表明:模拟亮温与观测亮温接近，随着云水含量的增大，偏差增大。在海洋上，当云层高度位于200-600hPa高度附近且云层厚度相近时，6.9～36.5GHz通道亮温随着云水含量的增大而升高，但当云水含量分别达到0.78 kg/m2和1.22kg/m2时，23.8GHz和36.5GHz通道开始降温;89GHz通道亮温随着云水含量增大而降低。当云水含量在0.5kg/m2左右且云层厚度相近时，89GHz通道亮温随着云层高度升高而降低，当云的高度升高到400-700hPa时，23.8GHz和36.5GHz垂直极化通道模拟亮温开始降低。
　　将各种水成物含量补充到CRTM的输入场，启动模式中云的散射吸收模块进行台风云区的模拟，模拟得到的AMSR-2各通道亮度温度与实况观测相比非常接近，CRTM可以很好地模拟出台风外形、强度及螺旋结构。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 大气辐射传输模式的发展

1．2．2 云区辐射传输模拟的进展

1．3 研究目标及内容

第二章 云区微波辐射传输原理

2．1 大气吸收气体

2．2 大气吸收光谱

2．3 云区卫星微波辐射传输方程

第三章 使用的资料和模式介绍

3．1 星载微波成像仪介绍

3．1．1 GCOM-W1卫星介绍

3．1．2 AMSR-2仪器介绍

3．2 快速辐射传输模式CRTM介绍

3．2．1 CRTM功能结构

3．2．2 CRTM输入

第四章 单点水成物敏感性试验

4．1 洋面单点水成物敏感性试验

4．2 陆地单点水成物敏感性试验

4．3 小结

第五章 单点云区微波亮温模拟与观测对比

5．1 洋面模拟亮温与观测亮温对比

5．2 陆地模拟亮温与观测亮温对比

5．3 单点云区亮温模拟试验及分析

5．4 小结

第六章 云区微波亮温模拟与观测对比

6．1 台风区模拟亮温与观测亮温对比

6．2 小结

第七章 总结和讨论

7．1 本文主要结论

7．2 主要创新点

7．3 进一步研究方向

参考文献

作者简介

致谢