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全球微波辐射特性稳定性分析

全球微波辐射特性稳定性分析. 师春香 ①② 卢乃锰 ② 游然 ② 杨虎 ② 张文建 ② 谢正辉 ① ( ① 中国科学院大气物理所 , 北京 100029, ② 中国气象局国家卫星气象中心 , 北京 100081, shicx@nsmc.cma.gov.cn). 研究的目的. FY3 卫星搭载了三个微波仪器，其中包括微波成像仪，为实现利用陆面目标对 FY3 微波成像仪 10GHz － 89GHz 窗区通道定标，需要选取包括冷热定标源的目标区域。 无论是冷定标源还是热定标源，作为定标源的目标区微波亮温应该是非常稳定的；

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全球微波辐射特性稳定性分析

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Presentation Transcript

  1. 全球微波辐射特性稳定性分析 师春香 ①②卢乃锰 ②游然 ②杨虎② 张文建②谢正辉① (①中国科学院大气物理所,北京 100029,②中国气象局国家卫星气象中心,北京 100081,shicx@nsmc.cma.gov.cn)

  2. 研究的目的 • FY3卫星搭载了三个微波仪器，其中包括微波成像仪，为实现利用陆面目标对FY3微波成像仪10GHz－89GHz窗区通道定标，需要选取包括冷热定标源的目标区域。 • 无论是冷定标源还是热定标源，作为定标源的目标区微波亮温应该是非常稳定的； • 或者可以通过计算或其他手段求出目标区微波亮温变化的部分并剔除，从而获得目标区域相对稳定的微波通道亮温，

  3. 研究方法 • 卫星被动微波遥感仪器接收到的辐射包括下垫面和大气发射和散射的辐射，当已知大气状态时，可以通过大气微波辐射传输方程计算出大气发射和散射的辐射，因此对定标源目标区的选择，只要考虑其下垫面发射和散射的辐射特性是稳定的即可。 • 研究方法是先利用遥感数据，从全球范围内找出相对稳定的区域，然后再进行更深入的分析。本研究利用SSM/I通道亮温数据，分析了SSM/I各通道亮温稳定性特征。

  4. The DATA • 1996年5-10月,SSM/I 数据 • 空间分辨率: 1/3°* 1/3° • 等角度投影(等经纬度)

  5. SSM/I数据及前处理 • 数据：1996年5-10月的SSM/I所有通道亮温数据，已经过投影处理，为经纬度投影，通道空间分辨率为 1/3°1/3°。 • 高散射等异常目标剔除 • 降水 • 积雪 • 海冰 • 风速大于10米

  6. 微波辐射校正场风速反演算法 1. 剔除海冰、降水区； 2. 海面风速反演方程： 3. SSM/I-GSW算法的降雨标志 其中D0 =147.90，D1（19V）=1.0969， D2（22V）= -0.4555，D3（37V）=-1.7600，D4(37H)=0.7860 表：SSM/I-GSW算法的降雨标志

  7. SSM/I 通道亮温随时间标准差(5-10月) 19V 19H 22V 37H 37V 0-0.5 0.5-1 1-2 2-3 3-5 5-10 >100 -1°K • The bright temperature of the vertical polarization channels • is the more stability then horizontal polarization channels; • There are the bright temperature stability areas in the • Amazon tropical rain forest and in the south of Yunnan • subtropical rain forest in China.

  8. 月标准偏差和多月标准偏差 0-0.5 0.5-1 1-2 2-3 3-5 5-10 >100 -1°K 199905 19V GHz 小结 ： 由于在一定程度上剔除了季节变化的影响，一个月时间尺度上的分析结果表明亚马逊热带雨林地区以及我国云南南部和福建沿海地区的微波亮温更加稳定。 0-0.5 0.5-1 1-2 2-3 3-5 5-10 >100 -1°K 199905-10 (175 days)19V GHz

  9. Evolvement with time of the SSM/I bright temperature in the Amazon tropical rain forest area • The Amazon （location：longitude 53.0°E，latitude 1.6°N）

  10. 20 day time series of SSM/I brightness temperature from May to October (Amazon)

  11. 20 day moving average time series of SSM/I brightness temperature from May to October (Amazon)

  12. The subtropical rain forest in the south area of Yunnan (location：longitude 100.5°E,latitude: 23.9°N)

  13. 20 day time series of SSM/I brightness temperature from May to October (The south of Yunnan)

  14. SSM/I 通道亮温20天滑动随时间变化 (云南南部)

  15. 从时间序列上看，我国云南南部个别地区亮温季节变化也相当小，但稳定性明显低于亚马逊地区。从时间序列上看，我国云南南部个别地区亮温季节变化也相当小，但稳定性明显低于亚马逊地区。 • 通过滑动平均处理，可望得到稳定性接近1K的热目标。 • 如果有同步探空数据进行亮温修正，可以得到稳定性高于1K的理想热目标。

  16. 通道亮温距平的统计特征（用亮温与多项式拟合曲线之差代表距平，分析其绝对值均值和最大值的全球空间分布）通道亮温距平的统计特征（用亮温与多项式拟合曲线之差代表距平，分析其绝对值均值和最大值的全球空间分布） • 对于除85G之外的通道，以亚马逊热带雨林区域的亮温距平平均值明显小于1K。

  17. 19V 37V 19H 37H 0-2 2-4 4-6 6-10 10-20 20-30 >30 -1°K 距平最大值分布 白色=0-2；红色=2-4；浅绿=4-6 ；深绿=6-10 ； 浅兰=10-20；深兰=20-30；青色>30；黑色=-1（无效数据）

  18. 37V 19V 19H 37H 0-0.5 0.5-1 1-3 3-5 5-10 10-20 20-50 >50 -1°K 距平平均值分布 白色=0-0.5；红色=0.5-1；浅绿=1-3 ；深绿=3-5 ；浅兰=5-10； 深兰=10-20；青色=20-50；深青色>50；黑色=-1（无效数据）

  19. 空间均一性分析 通过分析3*3象素方差的空间分布来分析微波通道亮温的空间均匀性。 处理方法：在数据前处理基础上，计算3*3象素亮温方差的时间序列，对这一时间序列计算均值和方差，并保留这一时间序列中符合下列条件的数据：<均值＋2*标准差,之后，再对这部分数据求平均，并绘制计算得到的数据全球空间分布图。

  20. 微波亮温空间一致性分析 37V 19V 19H 37H 0-0.3 0.3-1 1-2 2-5 5-50 >50 图 3*3亮温方差随在5-10月间的平均

  21. 全球遥感普查的总体结论 对于微波透明通道： 1、亚马逊地区是很好的微波高端定标场; 2、我国云南南部可能成为较为理想的微波瞬时定标场; 3、只有建立具有同步观测能力的海上微波辐射校正场，才有可能较好地解决微波定标冷目标问题。

  22. Field survey • After analysing global microwave brightness stability, we went to the subtropical rain forest in the Yunnan. • Then we do in-situ observation and analysis using radiative transfer model. • Geography • Location:23°55′10″N--24°06′15″N, 100 °10 ′15 ″E--100°20′29 ″E; • Area: 17886.9ha，268304Mu，179km2; • the forest area: 154500Mu，103km2; • the forest coverage ratio is 57.6%。 The subtropical rain forest in Yunnan The observation situation

  23. The site • The snow mountain nature reserve areas locate in the South of the Yunnan, China. It is the site selected for the microwave radiance cal/val because there is the subtropical rain forest. • Climat: • temperature: • the year mean temperature: ７－１7°C, • the most cold month mean temperature: 1－10°C • the most warm month mean temperature: 11－21°C • the highest mean temperature: 13－23°C • the lowest mean temperature: 3－13°C • precipitation • the year precipitation amount: 1240－2900mm, • the dry season is between November and April • the wet season is between May and October. • Vegetation: subtropical forever green broadleaf

  24. Thanks!

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