利用ISCCP D2资料分析近20年全球不同云类云量的变化及其对气候可能的影响
1
2004
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
利用ISCCP D2资料分析近20年全球不同云类云量的变化及其对气候可能的影响
1
2004
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
东亚地区云对地球辐射收支和降水变化的影响研究
2017
东亚地区云对地球辐射收支和降水变化的影响研究
2017
Weak average liquid-cloud-water response to anthropogenic aerosols
2019
Accelerated dryland expansion under climate change
1
2016
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Stratocumulus clouds
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2012
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
层积云覆盖的海洋边界层云详细微物理过程的数值模拟
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2004
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
层积云覆盖的海洋边界层云详细微物理过程的数值模拟
1
2004
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
The impact of cloud radiative effects on the tropical tropopause layer temperatures
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2018
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Dust aerosol effect on semi-arid climate over Northwest China detected from Atrain satellite measurements
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2010
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Clearing clouds of uncertainty
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2017
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
CMIP5 models' shortwave cloud radiative response and climate sensitivity linked to the climatological Hadley cell extent
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2017
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Doppler radar analysis of a tornadic miniature supercell during the landfall of typhoon Mujigae (2015) in South China
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2017
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
WRF云微物理参数化方案对新疆暴雨模拟能力的TS评分分析
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2019
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
WRF云微物理参数化方案对新疆暴雨模拟能力的TS评分分析
1
2019
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
温室效应会使地球温度上升多高?——关于平衡气候敏感度
1
2016
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
温室效应会使地球温度上升多高?——关于平衡气候敏感度
1
2016
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Analyzing the dependence of global cloud feedback on the spatial pattern of sea surface temperature change with a Green's function approach
1
2017
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Recent progress toward reducing the uncertainty in tropical low cloud feedback and climate sensitivity: A review
1
2016
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
Causes of higher climate sensitivity in CMIP6 models
1
2020
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
支撑“未来地球”计划的气候变化科学前沿问题
1
2019
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
支撑“未来地球”计划的气候变化科学前沿问题
1
2019
... 云是大气中水汽由垂直抬升或由其他方式冷却达到饱和,进而凝结、凝华形成的液态、冰晶或二者组成的可见聚合物,是天气过程的直观体现,也是影响天气和气候变化的重要因子之一[1~4].云一方面将入射的太阳短波辐射反射回太空,对地气系统起冷却作用(反照率效应);另一方面,阻挡云下大气及地表发出的长波辐射,对地气系统起保暖作用(温室效应).这两种效应主要取决于云的位置、相态、粒子大小、光学厚度等宏微观物理辐射特性,随着不同类型云的分布,存在区域云辐射效应的差异.例如,海洋上空较低的层云和层积云,云顶温度较高,光学厚度较大,对太阳短波辐射有明显的反照率冷却效应[5,6];而高海拔的冰云,光学厚度和云体温度较低,能够透射太阳辐射,阻挡长波辐射,因而温室效应起主导作用[7,8].就全球年平均而言,云的净辐射效应约为-18 W/m2,这一结果的绝对值比CO2加倍造成的辐射增暖大5倍之多[9].因此,云物理辐射特性较小的改变就能对辐射收支产生显著影响.云物理过程中还伴随水汽相变潜热释放,可以改变大气的热力和动力结构,进而影响环流变化,凝结的水汽通过降水重新回到地表,对水循环也起着关键作用[10,11].然而,目前气候模式中对于云的表征准确性依然较低.这一方面因为云的生消过程受不同时间和空间尺度物理过程的影响,一些次网格尺度过程并不能被气候模式完全解析,而需要参数化处理,使得模式表征存在较大偏差[12];另一方面,云对环流变化响应引起的辐射改变,即云反馈作用[13,14]在模式中还存在较大问题,特别是不同模式在洋面上低云的模拟差异造成的辐射反馈偏差[15],导致预测的平衡气候敏感度存在1.5~4.5 ℃的变化,成为目前气候变化预测中最大的不确定因素[16,17]. ...
积云对流和云物理过程调整对气候模拟的影响
1
2010
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
积云对流和云物理过程调整对气候模拟的影响
1
2010
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
The growing impact of satellite observations sensitive to humidity,cloud and precipitation
2017
Temporal structures of the North Atlantic Oscillation and its impact on the regional climate variability
1
2006
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
Comparison of the cloud top heights retrieved from MODIS and AHI satellite data with ground-based Ka-band radar
1
2020
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
Recent progress in dual-polarization radar research and applications in China
2019
天气雷达网络的进展
1
2012
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
天气雷达网络的进展
1
2012
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
The atmospheric radiation measurement program
1
2003
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
Cloudnet - Continuous evaluation of cloud profiles in seven operational models using ground-based observations
2007
A millimeter-wavelength dual-polarization doppler radar for cloud and precipitation studies
1
1983
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
毫米波气象雷达的测云能力
1
1985
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
毫米波气象雷达的测云能力
1
1985
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
利用Ka波段云雷达研究青藏高原对流云和降水的垂直结构及微观物理特征
1
2019
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
利用Ka波段云雷达研究青藏高原对流云和降水的垂直结构及微观物理特征
1
2019
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
基于2014—2017年Ka毫米波雷达数据分析北京地区云宏观分布特征
1
2020
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
基于2014—2017年Ka毫米波雷达数据分析北京地区云宏观分布特征
1
2020
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
层状云微物理参数反演及其辐射效应的个例研究
1
2019
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
层状云微物理参数反演及其辐射效应的个例研究
1
2019
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
CloudSat: The cloud profiling radar mission
1
2006
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
The global precipitation measurement mission
1
2014
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
The EarthCARE satellite: The next step forward in global measurements of clouds,aerosols,precipitation,and radiation
1
2015
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
Observational constraints on cloud feedbacks: The role of active satellite sensors
1
2017
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
CloudSat and CALIPSO within the A-train: Ten years of actively observing the earth system
1
2018
... 高时空分辨率的云观测对于更好地理解云物理过程、改进云参数化方案,提高模式中云的合理表征,评估和约束模式模拟结果,降低云在模式中造成较大的气候预测不确定性至关重要[18~20].目前云的观测方式很多,都有一定的优缺点.比如,全天空成像仪可以持续获取总云量分布,但是缺乏云高垂直结构等信息,且只能在白天工作;红外成像仪能够不受昼夜限制观测云高云量,但测量误差较大;激光雷达对冰晶粒子的敏感性较高,但难以穿透光学厚度较大的水云;飞机探测能够直接测量云特性,但仅适于区域个例研究,难以长时间连续观测;被动卫星遥感探测范围较大,但对云底和多层云的反演仍不理想.相比之下,毫米波雷达对云滴粒子有较高的敏感性,对厚云和降水有较好的穿透性,能够较为准确地获取高时空分辨率的云垂直结构,同时还可利用多普勒效应观测湍流等微物理过程[21~24].美国能源部大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)从20世纪80年代末开始布设多部毫米波云雷达,欧洲也开展了云雷达观测的相关研究[25~27].国内魏重等[28]较早利用毫米波云雷达进行了观测试验和探测能力评估,近年来多地相继部署了云雷达,开展了云宏微观物理特性研究,如张涛等[29]分析了青藏高原对流云降水的垂直结构和微观物理过程;霍娟等[30]分析了北京地区云的宏观特征;黄兴友等[31]结合辐射传输模式,研究了层状云的辐射效应.地基云雷达可提供局地长期连续的云观测,星载毫米波云雷达则可获取全球云的垂直结构,如2006年美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)发射的CloudSat卫星所搭载的W波段云廓线雷达[32],2014年日本航空航天研发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)和NASA联合发射的全球降水测量卫星搭载的Ka波段降水雷达[33],以及欧洲空间局(European Space Agency,ESA)和JAXA计划联合发射的EarthCARE卫星所搭载的W波段云廓线雷达[34],对分析全球云的物理辐射特性、反馈效应及评估和改进模式模拟起着非常重要的作用[35,36]. ...
Joint analysis of cloud top heights from CloudSat and CALIPSO: New insights into cloud top microphysics
1
2014
... 云雷达通过天线集中向某一个方向发射能量,并接受该方向有效照射体积内目标物的后向散射回波,其信号强弱取决于单位体积内目标物的雷达后向散射截面大小以及距离雷达的远近.实际观测中,雷达除了接收来自目标物的后向散射信号外,还受到包括由接收机、线路电阻器件、放大器和混频器等内部噪声,以及天线接收的地表或大气中其他物质发射微波辐射造成的外部噪声.因此,利用雷达观测反演云宏微观物理特征前,首先需要将原始数据中的噪声和云回波信号进行区分(即云检测识别).云检测中对于显著高于噪声水平的强回波信号,可以通过阈值设置较易识别,但当云回波信号较弱与噪声水平接近时,则大幅增加了准确判识的难度,一直是微波雷达目标物识别中存在的难点问题,而这些弱回波信号一般来自小粒径或稀薄的冰云粒子,常出现在云层顶部边界或高海拔地区,这些位置的云都具有较强的温室效应,会显著影响辐射收支也常与云的形成或消亡有关[37,38],准确识别这些云滴粒子对于理解云生消过程及其对气候能量平衡的作用有重要意义.本文将计算机图像处理中的双边滤波思想引入到地基—空基云雷达云检测算法中[39],有效提升了雷达对弱回波信号的识别能力,并显著降低了识别的漏检率.全文首先介绍了双边滤波噪声压缩方法(简称双边滤波方法);进而给出了该方法在地基和星载微波云雷达对弱云信号检测识别能力的具体提高改进;最后以航空飞行器航迹检测为例,给出了该方法在其他雷达探测领域对弱回波信号识别的潜在价值,对该方法的推广应用做出了展望. ...
Small-scale cloud processes and climate
1
2008
... 云雷达通过天线集中向某一个方向发射能量,并接受该方向有效照射体积内目标物的后向散射回波,其信号强弱取决于单位体积内目标物的雷达后向散射截面大小以及距离雷达的远近.实际观测中,雷达除了接收来自目标物的后向散射信号外,还受到包括由接收机、线路电阻器件、放大器和混频器等内部噪声,以及天线接收的地表或大气中其他物质发射微波辐射造成的外部噪声.因此,利用雷达观测反演云宏微观物理特征前,首先需要将原始数据中的噪声和云回波信号进行区分(即云检测识别).云检测中对于显著高于噪声水平的强回波信号,可以通过阈值设置较易识别,但当云回波信号较弱与噪声水平接近时,则大幅增加了准确判识的难度,一直是微波雷达目标物识别中存在的难点问题,而这些弱回波信号一般来自小粒径或稀薄的冰云粒子,常出现在云层顶部边界或高海拔地区,这些位置的云都具有较强的温室效应,会显著影响辐射收支也常与云的形成或消亡有关[37,38],准确识别这些云滴粒子对于理解云生消过程及其对气候能量平衡的作用有重要意义.本文将计算机图像处理中的双边滤波思想引入到地基—空基云雷达云检测算法中[39],有效提升了雷达对弱回波信号的识别能力,并显著降低了识别的漏检率.全文首先介绍了双边滤波噪声压缩方法(简称双边滤波方法);进而给出了该方法在地基和星载微波云雷达对弱云信号检测识别能力的具体提高改进;最后以航空飞行器航迹检测为例,给出了该方法在其他雷达探测领域对弱回波信号识别的潜在价值,对该方法的推广应用做出了展望. ...
An improved hydrometeor detection method for millimeter-wavelength cloud radar
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2017
... 云雷达通过天线集中向某一个方向发射能量,并接受该方向有效照射体积内目标物的后向散射回波,其信号强弱取决于单位体积内目标物的雷达后向散射截面大小以及距离雷达的远近.实际观测中,雷达除了接收来自目标物的后向散射信号外,还受到包括由接收机、线路电阻器件、放大器和混频器等内部噪声,以及天线接收的地表或大气中其他物质发射微波辐射造成的外部噪声.因此,利用雷达观测反演云宏微观物理特征前,首先需要将原始数据中的噪声和云回波信号进行区分(即云检测识别).云检测中对于显著高于噪声水平的强回波信号,可以通过阈值设置较易识别,但当云回波信号较弱与噪声水平接近时,则大幅增加了准确判识的难度,一直是微波雷达目标物识别中存在的难点问题,而这些弱回波信号一般来自小粒径或稀薄的冰云粒子,常出现在云层顶部边界或高海拔地区,这些位置的云都具有较强的温室效应,会显著影响辐射收支也常与云的形成或消亡有关[37,38],准确识别这些云滴粒子对于理解云生消过程及其对气候能量平衡的作用有重要意义.本文将计算机图像处理中的双边滤波思想引入到地基—空基云雷达云检测算法中[39],有效提升了雷达对弱回波信号的识别能力,并显著降低了识别的漏检率.全文首先介绍了双边滤波噪声压缩方法(简称双边滤波方法);进而给出了该方法在地基和星载微波云雷达对弱云信号检测识别能力的具体提高改进;最后以航空飞行器航迹检测为例,给出了该方法在其他雷达探测领域对弱回波信号识别的潜在价值,对该方法的推广应用做出了展望. ...
... 式中:表示滤波器的频带宽度,与是距中心点的雷达距离库位置.然而这只是一种针对纯噪声的理想情况,实际观测中并不能提前区分噪声和信号点,若将二者平均在一起会使得信号和噪声分界处原本存在的较大回波能量梯度变得平滑模糊,即对信号进行了虚假扩展.对于云检测来说,回波功率能量较大梯度处对应着云的边缘,云边界的模糊也就意味着云检测误检率的增加.为了既能有效压缩噪声,同时又避免出现虚假信号,Ge等[39]提出了一种基于双边滤波的新方法[43],对信号和噪声进行预区分处理:根据正态分布,回波值显著高于噪声水平,即的雷达距离库是噪声的可能性较小(0.2%以下),这部分回波值直接保留作为真实信号;对于其余回波值,考虑信号的时空连续性,选取一个的矩阵,剔除的距离库(若这些点的个数为,则矩阵内剩余点个数为),理论上当这些剩余点全是噪声时,其中Pr>m+σ的点的个数应为Nt=(×-)×16%.若矩阵内实际的距离库个数为.当时,则认为矩阵内仅包含噪声,对矩阵内所有回波进行高斯滤波,达到压缩噪声的目的.而当时,则矩阵内可能包含信号,直接使用高斯滤波器压缩噪声会导致信号噪声混合,对此引入标记函数(图1b),根据回波强弱,将中心点与周边点雷达距离库的回波功率划界分类,如当中心点回波值,则对矩阵内回波的距离库的记为1,其他距离库记为0,并由二维高斯函数和函数构建公式(3)表示的双边滤波器(图1c所示). ...
... 我们先以兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)Ka波段云雷达(Ka-band Zenith Radar,KAZR)为例[39,44,45],说明双边滤波噪声压缩方法在地基雷达云检测中的应用.在传统的地基雷达云检测算法中引入双边滤波噪声压缩方法,如图3灰色框所示,注意输入数据为雷达信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)而不是回波强度,这是因为KAZR的SNR更符合高斯分布,适用于噪声压缩[39].与2.1节所述简单二值云检测产品不同,这里给出了每个雷达距离库的云检测值(cloud mask value),越大的值表示该点有云的可信度越高,并考虑不同云检测值可信度的不同,在空间滤波处理中引入中心权重方案. ...
... [39].与2.1节所述简单二值云检测产品不同,这里给出了每个雷达距离库的云检测值(cloud mask value),越大的值表示该点有云的可信度越高,并考虑不同云检测值可信度的不同,在空间滤波处理中引入中心权重方案. ...
... 式中:权重值取决于中心点云检测值的大小,,,, = ,由此动态调整计算概率,使得滤波更高效准确,多次试验后我们选取空间滤波器大小为,阈值概率为,并重复滤波5次[39],可得最佳的云检测产品. ...
... 由以上2个个例可以看出,地基雷达云检测中引入双边滤波噪声压缩方法后,可明显改进云检测结果,尤其对薄冰云云顶等信号较弱的区域.经过与激光雷达的长期对比发现,该算法多识别的信号有98.6%被激光雷达证实,在夏季10 km以上高空尤为明显,检出数可提高10%以上,能在误检率几乎不变的情况下(4.5%升至4.6%),大幅降低漏检率(31.1%降至29.3%)[39],且有较好的稳定性,其云检测产品能更好地为SACOL站冰云微物理和辐射特性的研究提供基础数据质量保证. ...
Objective determination of cloud heights and radar reflectivities using a combination of active remote sensors at the ARM CART sites
1
2000
... Clothiaux等[40,41]提出的云检测算法最初被应用于美国ARM云雷达业务算法上,之后美国华盛顿大学Marchand等[42]在此基础上进行了改进,完成了CloudSat星载云廓线雷达云检测识别算法.该算法的核心思想主要分为两步:第一步首先通过选取仅含噪声的雷达距离库,计算噪声的平均值和标准差,并据此参数与其他雷达距离库回波进行对比,将回波功率大于的距离库标记为1,认为其可能包含有效信号,而将小于的距离库标记为0,认为是噪声.第二步考虑噪声具有随机分布的高频特征,而云在时空尺度上连续分布具有低频特征,构建一个宽度为、高度为的低通滤波器,当滤波器内所有距离库均为噪声时,理论上其中出现个被赋值为0的距离库的概率为: ...
An evaluation of a 94-ghz radar for remote sensing of cloud properties
1
1995
... Clothiaux等[40,41]提出的云检测算法最初被应用于美国ARM云雷达业务算法上,之后美国华盛顿大学Marchand等[42]在此基础上进行了改进,完成了CloudSat星载云廓线雷达云检测识别算法.该算法的核心思想主要分为两步:第一步首先通过选取仅含噪声的雷达距离库,计算噪声的平均值和标准差,并据此参数与其他雷达距离库回波进行对比,将回波功率大于的距离库标记为1,认为其可能包含有效信号,而将小于的距离库标记为0,认为是噪声.第二步考虑噪声具有随机分布的高频特征,而云在时空尺度上连续分布具有低频特征,构建一个宽度为、高度为的低通滤波器,当滤波器内所有距离库均为噪声时,理论上其中出现个被赋值为0的距离库的概率为: ...
Hydrometeor detection using CloudSat—An Earth-orbiting 94-ghz cloud radar
2
2008
... Clothiaux等[40,41]提出的云检测算法最初被应用于美国ARM云雷达业务算法上,之后美国华盛顿大学Marchand等[42]在此基础上进行了改进,完成了CloudSat星载云廓线雷达云检测识别算法.该算法的核心思想主要分为两步:第一步首先通过选取仅含噪声的雷达距离库,计算噪声的平均值和标准差,并据此参数与其他雷达距离库回波进行对比,将回波功率大于的距离库标记为1,认为其可能包含有效信号,而将小于的距离库标记为0,认为是噪声.第二步考虑噪声具有随机分布的高频特征,而云在时空尺度上连续分布具有低频特征,构建一个宽度为、高度为的低通滤波器,当滤波器内所有距离库均为噪声时,理论上其中出现个被赋值为0的距离库的概率为: ...
... 如前所述,双边滤波噪声压缩方法是对噪声和信号分别处理的思路,并无其他假设或限制,有很好的适用性和可移植性(如图3右侧红框所示),可以根据不同仪器性质及算法方案进行调整适应.我们进一步将双边滤波噪声压缩方法应用在CloudSat星载云雷达云检测中,星载云雷达受限于自重和采样间隔,难以拥有和地基云雷达相似的高发射功率或大直径天线,所以仪器本身对冰云敏感性较低.为此,其产品开发团队引入沿轨道平均方案,即对原始回波进行多次沿轨道方向的平均,提高信噪比,以捕捉不同水平尺度的冰云,尽管该方法提高了对冰云的敏感性,然而噪声和信号的混合平均,使得弱信号误检率达35%~65%[42],在实际中无法正常使用[51,52].CloudSat团队为了解决该问题,提高了滤波阈值,并于2017年4月公布了R05新版数据,我们以CALIPSO激光雷达为参考,发现R05版本的弱回波信号误检率相比R04确实有下降,但却以损失大量真实弱云信号为代价.对此,我们引入双边滤波的云检测思路,并根据其自身的沿轨道平均方案进行调整,在沿轨平均之前进行噪声压缩,算法流程如图6所示,同时使原本沿轨道平均方案中多次云检测值的叠加可以不受新增云检测值位置的限制[53],从而保留了更多云边界信号. ...
Bilateral filtering for gray and color images
1
1998
... 式中:表示滤波器的频带宽度,与是距中心点的雷达距离库位置.然而这只是一种针对纯噪声的理想情况,实际观测中并不能提前区分噪声和信号点,若将二者平均在一起会使得信号和噪声分界处原本存在的较大回波能量梯度变得平滑模糊,即对信号进行了虚假扩展.对于云检测来说,回波功率能量较大梯度处对应着云的边缘,云边界的模糊也就意味着云检测误检率的增加.为了既能有效压缩噪声,同时又避免出现虚假信号,Ge等[39]提出了一种基于双边滤波的新方法[43],对信号和噪声进行预区分处理:根据正态分布,回波值显著高于噪声水平,即的雷达距离库是噪声的可能性较小(0.2%以下),这部分回波值直接保留作为真实信号;对于其余回波值,考虑信号的时空连续性,选取一个的矩阵,剔除的距离库(若这些点的个数为,则矩阵内剩余点个数为),理论上当这些剩余点全是噪声时,其中Pr>m+σ的点的个数应为Nt=(×-)×16%.若矩阵内实际的距离库个数为.当时,则认为矩阵内仅包含噪声,对矩阵内所有回波进行高斯滤波,达到压缩噪声的目的.而当时,则矩阵内可能包含信号,直接使用高斯滤波器压缩噪声会导致信号噪声混合,对此引入标记函数(图1b),根据回波强弱,将中心点与周边点雷达距离库的回波功率划界分类,如当中心点回波值,则对矩阵内回波的距离库的记为1,其他距离库记为0,并由二维高斯函数和函数构建公式(3)表示的双边滤波器(图1c所示). ...
利用KAZR云雷达对SACOL站云宏观特性的研究
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2017
... 我们先以兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)Ka波段云雷达(Ka-band Zenith Radar,KAZR)为例[39,44,45],说明双边滤波噪声压缩方法在地基雷达云检测中的应用.在传统的地基雷达云检测算法中引入双边滤波噪声压缩方法,如图3灰色框所示,注意输入数据为雷达信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)而不是回波强度,这是因为KAZR的SNR更符合高斯分布,适用于噪声压缩[39].与2.1节所述简单二值云检测产品不同,这里给出了每个雷达距离库的云检测值(cloud mask value),越大的值表示该点有云的可信度越高,并考虑不同云检测值可信度的不同,在空间滤波处理中引入中心权重方案. ...
利用KAZR云雷达对SACOL站云宏观特性的研究
1
2017
... 我们先以兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)Ka波段云雷达(Ka-band Zenith Radar,KAZR)为例[39,44,45],说明双边滤波噪声压缩方法在地基雷达云检测中的应用.在传统的地基雷达云检测算法中引入双边滤波噪声压缩方法,如图3灰色框所示,注意输入数据为雷达信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)而不是回波强度,这是因为KAZR的SNR更符合高斯分布,适用于噪声压缩[39].与2.1节所述简单二值云检测产品不同,这里给出了每个雷达距离库的云检测值(cloud mask value),越大的值表示该点有云的可信度越高,并考虑不同云检测值可信度的不同,在空间滤波处理中引入中心权重方案. ...
An overview of the semi-arid climate and environment research observatory over the Loess Plateau
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2008
... 我们先以兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)Ka波段云雷达(Ka-band Zenith Radar,KAZR)为例[39,44,45],说明双边滤波噪声压缩方法在地基雷达云检测中的应用.在传统的地基雷达云检测算法中引入双边滤波噪声压缩方法,如图3灰色框所示,注意输入数据为雷达信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)而不是回波强度,这是因为KAZR的SNR更符合高斯分布,适用于噪声压缩[39].与2.1节所述简单二值云检测产品不同,这里给出了每个雷达距离库的云检测值(cloud mask value),越大的值表示该点有云的可信度越高,并考虑不同云检测值可信度的不同,在空间滤波处理中引入中心权重方案. ...
Automated detection of cloud and aerosol features with SACOL micro-pulse lidar in northwest China
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2017
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
毫米波雷达和激光雷达探测云边界的对比分析
1
2016
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
毫米波雷达和激光雷达探测云边界的对比分析
1
2016
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
基于激光雷达和毫米波云雷达的卷云特性分析
2014
基于激光雷达和毫米波云雷达的卷云特性分析
2014
基于毫米波雷达、无线电掩星和探空仪资料的云边界高度对比研究
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2012
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
基于毫米波雷达、无线电掩星和探空仪资料的云边界高度对比研究
1
2012
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
Small,highly reflective ice crystals in low-latitude cirrus
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2003
... 图4以SACOL站2014年11月13日14:00-23:00(世界时)观测为例,验证双边滤波对地基雷达云检测算法的改进.考虑微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对小云滴粒子敏感性更好,进而以MPL同步观测[46]作为参考对比KAZR结果.由图4a可以看出,15:00-18:00,7 km和8 km左右的高空存在2层薄卷云,厚度约为500 m.8 km左右处的薄卷云的边缘雷达反射率因子较小,说明边缘处冰晶粒径较小或数浓度较低.而7 km左右处薄卷云的边缘更为清晰,与噪声有较为明显的分界,与云内其他区域反射率数值接近,说明云内冰晶粒子性质较为均一.这2层薄卷云虽然高度和厚度差异不大,却可能处于云生消过程的不同阶段,因此造成了云边缘的不同形态.20:00-23:00也存在2层云,9 km左右的薄卷云厚度甚至不到100 m,其雷达反射率因子略高于背景噪声值,难以判别与噪声的边界,4~8 km处的云反射率因子较大.图4b给出了激光雷达的观测结果,分布与云雷达观测较为一致,证实了这4个区域存在冰云.为了清晰比较双边滤波算法的改进,我们用传统和双边滤波2种方法分别进行云检测,结果如图4c所示,激光雷达探测到的冰云厚度(图4c中黑点)普遍高于毫米波云雷达(图4c中红色和黄色区域),这是因为MPL比KAZR波长更短,对小粒子具有更高的敏感性[47~49],双边滤波改进算法多检测出的信号多位于云顶,如16:00-18:00的2层薄卷云较为平整的云顶和20:00-23:00 8 km处较为波动的云顶,这是因为冰云云顶附近的冰晶粒子更小[50],散射回波较弱,难以被传统云检测算法准确识别.云底处的云滴粒径更大,能够被传统算法识别,所以无明显改进.值得注意的是,对于特别薄的卷云(16:00之前8 km左右处和21:00-23:00 9 km左右处的卷云),其冰晶粒子和数浓度都很小,反射率因子只略微高于噪声水平,传统算法几乎没有检测到信号,但引入双边滤波后,有效识别出之前漏检的薄云信号,说明了该算法对弱回波信号的识别能力. ...
A CloudSat perspective on the cloud climatology and its association with aerosol perturbations in the vertical over Eastern China
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2016
... 如前所述,双边滤波噪声压缩方法是对噪声和信号分别处理的思路,并无其他假设或限制,有很好的适用性和可移植性(如图3右侧红框所示),可以根据不同仪器性质及算法方案进行调整适应.我们进一步将双边滤波噪声压缩方法应用在CloudSat星载云雷达云检测中,星载云雷达受限于自重和采样间隔,难以拥有和地基云雷达相似的高发射功率或大直径天线,所以仪器本身对冰云敏感性较低.为此,其产品开发团队引入沿轨道平均方案,即对原始回波进行多次沿轨道方向的平均,提高信噪比,以捕捉不同水平尺度的冰云,尽管该方法提高了对冰云的敏感性,然而噪声和信号的混合平均,使得弱信号误检率达35%~65%[42],在实际中无法正常使用[51,52].CloudSat团队为了解决该问题,提高了滤波阈值,并于2017年4月公布了R05新版数据,我们以CALIPSO激光雷达为参考,发现R05版本的弱回波信号误检率相比R04确实有下降,但却以损失大量真实弱云信号为代价.对此,我们引入双边滤波的云检测思路,并根据其自身的沿轨道平均方案进行调整,在沿轨平均之前进行噪声压缩,算法流程如图6所示,同时使原本沿轨道平均方案中多次云检测值的叠加可以不受新增云检测值位置的限制[53],从而保留了更多云边界信号. ...
基于Cloudsat探测的一次非典型东北冷涡结构及其降水
1
2013
... 如前所述,双边滤波噪声压缩方法是对噪声和信号分别处理的思路,并无其他假设或限制,有很好的适用性和可移植性(如图3右侧红框所示),可以根据不同仪器性质及算法方案进行调整适应.我们进一步将双边滤波噪声压缩方法应用在CloudSat星载云雷达云检测中,星载云雷达受限于自重和采样间隔,难以拥有和地基云雷达相似的高发射功率或大直径天线,所以仪器本身对冰云敏感性较低.为此,其产品开发团队引入沿轨道平均方案,即对原始回波进行多次沿轨道方向的平均,提高信噪比,以捕捉不同水平尺度的冰云,尽管该方法提高了对冰云的敏感性,然而噪声和信号的混合平均,使得弱信号误检率达35%~65%[42],在实际中无法正常使用[51,52].CloudSat团队为了解决该问题,提高了滤波阈值,并于2017年4月公布了R05新版数据,我们以CALIPSO激光雷达为参考,发现R05版本的弱回波信号误检率相比R04确实有下降,但却以损失大量真实弱云信号为代价.对此,我们引入双边滤波的云检测思路,并根据其自身的沿轨道平均方案进行调整,在沿轨平均之前进行噪声压缩,算法流程如图6所示,同时使原本沿轨道平均方案中多次云检测值的叠加可以不受新增云检测值位置的限制[53],从而保留了更多云边界信号. ...
基于Cloudsat探测的一次非典型东北冷涡结构及其降水
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2013
... 如前所述,双边滤波噪声压缩方法是对噪声和信号分别处理的思路,并无其他假设或限制,有很好的适用性和可移植性(如图3右侧红框所示),可以根据不同仪器性质及算法方案进行调整适应.我们进一步将双边滤波噪声压缩方法应用在CloudSat星载云雷达云检测中,星载云雷达受限于自重和采样间隔,难以拥有和地基云雷达相似的高发射功率或大直径天线,所以仪器本身对冰云敏感性较低.为此,其产品开发团队引入沿轨道平均方案,即对原始回波进行多次沿轨道方向的平均,提高信噪比,以捕捉不同水平尺度的冰云,尽管该方法提高了对冰云的敏感性,然而噪声和信号的混合平均,使得弱信号误检率达35%~65%[42],在实际中无法正常使用[51,52].CloudSat团队为了解决该问题,提高了滤波阈值,并于2017年4月公布了R05新版数据,我们以CALIPSO激光雷达为参考,发现R05版本的弱回波信号误检率相比R04确实有下降,但却以损失大量真实弱云信号为代价.对此,我们引入双边滤波的云检测思路,并根据其自身的沿轨道平均方案进行调整,在沿轨平均之前进行噪声压缩,算法流程如图6所示,同时使原本沿轨道平均方案中多次云检测值的叠加可以不受新增云检测值位置的限制[53],从而保留了更多云边界信号. ...
Improved hydrometeor detection method: An application to CloudSat
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2020
... 如前所述,双边滤波噪声压缩方法是对噪声和信号分别处理的思路,并无其他假设或限制,有很好的适用性和可移植性(如图3右侧红框所示),可以根据不同仪器性质及算法方案进行调整适应.我们进一步将双边滤波噪声压缩方法应用在CloudSat星载云雷达云检测中,星载云雷达受限于自重和采样间隔,难以拥有和地基云雷达相似的高发射功率或大直径天线,所以仪器本身对冰云敏感性较低.为此,其产品开发团队引入沿轨道平均方案,即对原始回波进行多次沿轨道方向的平均,提高信噪比,以捕捉不同水平尺度的冰云,尽管该方法提高了对冰云的敏感性,然而噪声和信号的混合平均,使得弱信号误检率达35%~65%[42],在实际中无法正常使用[51,52].CloudSat团队为了解决该问题,提高了滤波阈值,并于2017年4月公布了R05新版数据,我们以CALIPSO激光雷达为参考,发现R05版本的弱回波信号误检率相比R04确实有下降,但却以损失大量真实弱云信号为代价.对此,我们引入双边滤波的云检测思路,并根据其自身的沿轨道平均方案进行调整,在沿轨平均之前进行噪声压缩,算法流程如图6所示,同时使原本沿轨道平均方案中多次云检测值的叠加可以不受新增云检测值位置的限制[53],从而保留了更多云边界信号. ...
... 由此可知,双边滤波噪声压缩方法同样可以有效的改进星载毫米波雷达对弱回波信号的识别.在与CALIPSO激光雷达的长期对比验证后我们发现,该算法能显著提高毫米波雷达对冰云的检测能力,在保持漏检率几乎不变的情况下,降低误检率(由11.8%降至8.1%),由此提高云检测准确率达到95.6%,有效改进了官方最新R05版本的不足[53].期望该算法能被我国日后自主发射的星载微波云雷达所采用,以提高星载毫米波雷达冰云微物理及辐射效应的反演. ...
航迹起始算法及性能仿真
1
2007
... 虽然依据探测目的和测量手段不同,不同仪器或平台的目标物检测步骤可能会有一定变化,但其本质都是从雷达回波图像中提取目标物信号,去除背景噪声.我们认为双边滤波的噪声压缩方法不仅适用于大气遥感中的云检测,还可广泛运用于其他遥感领域的目标物识别.对于航空中的航迹检测来说,弱回波信号往往对应着距离较远或散射截面较小的目标物,对其有效识别意味着能提前获取起始航迹,这对于航迹跟踪有重要意义[54,55].以下我们以航迹检测为例,初步展示双边滤波压缩方法对微波雷达在其他遥感领域应用的潜在价值. ...
航迹起始算法及性能仿真
1
2007
... 虽然依据探测目的和测量手段不同,不同仪器或平台的目标物检测步骤可能会有一定变化,但其本质都是从雷达回波图像中提取目标物信号,去除背景噪声.我们认为双边滤波的噪声压缩方法不仅适用于大气遥感中的云检测,还可广泛运用于其他遥感领域的目标物识别.对于航空中的航迹检测来说,弱回波信号往往对应着距离较远或散射截面较小的目标物,对其有效识别意味着能提前获取起始航迹,这对于航迹跟踪有重要意义[54,55].以下我们以航迹检测为例,初步展示双边滤波压缩方法对微波雷达在其他遥感领域应用的潜在价值. ...
基于卷积神经网络的雷达航迹起始方法
1
2020
... 虽然依据探测目的和测量手段不同,不同仪器或平台的目标物检测步骤可能会有一定变化,但其本质都是从雷达回波图像中提取目标物信号,去除背景噪声.我们认为双边滤波的噪声压缩方法不仅适用于大气遥感中的云检测,还可广泛运用于其他遥感领域的目标物识别.对于航空中的航迹检测来说,弱回波信号往往对应着距离较远或散射截面较小的目标物,对其有效识别意味着能提前获取起始航迹,这对于航迹跟踪有重要意义[54,55].以下我们以航迹检测为例,初步展示双边滤波压缩方法对微波雷达在其他遥感领域应用的潜在价值. ...
基于卷积神经网络的雷达航迹起始方法
1
2020
... 虽然依据探测目的和测量手段不同,不同仪器或平台的目标物检测步骤可能会有一定变化,但其本质都是从雷达回波图像中提取目标物信号,去除背景噪声.我们认为双边滤波的噪声压缩方法不仅适用于大气遥感中的云检测,还可广泛运用于其他遥感领域的目标物识别.对于航空中的航迹检测来说,弱回波信号往往对应着距离较远或散射截面较小的目标物,对其有效识别意味着能提前获取起始航迹,这对于航迹跟踪有重要意义[54,55].以下我们以航迹检测为例,初步展示双边滤波压缩方法对微波雷达在其他遥感领域应用的潜在价值. ...
图像处理Hough变换的慢小目标航迹起始方法
1
2018
... 飞行器的回波在雷达图像中常表现为一条直线,这时的目标检测问题就转化雷达图像中的直线检测问题,而其中最典型的方法之一就是Hough变换[56,57].Hough变换的基本原理在于利用图像空间与参数空间之间的点线对偶性[58].对于航迹检测来说,可以首先选取一定阈值(即第一门限)筛选雷达回波信号,对大于阈值的信号,将其转换为参数空间中的直线.经过参数空间中某一点的直线越多,表示该点所对应的图像空间中的直线信号越强.然后选取第二门限,筛选出参数空间中大于第二门限的格点,即检测点,寻找其中积累能量最大的点,即峰值点.最后通过逆Hough变换,将参数空间的峰值点映射回图像空间,即可得到检测的航迹.由以上航迹检测的步骤可以看出,阈值的选择对于航迹检测的结果至关重要.阈值太低会出现大量虚假航迹,即高虚警率,影响实际决策;阈值过高,又会遗漏较弱的航迹信号,即高漏警率,从而影响及时部署.如前所述,双边滤波的噪声压缩方法,能在压缩噪声的同时保持信号边界,从而可以选择更低的第一门限,使得更多弱航迹信号在参数空间中积累而尽可能少的受噪声影响,使得虚警率和漏警率都在较低水平.我们在Hough变换的航迹检测方法中引入了双边滤波噪声压缩方法,流程如图9所示. ...
图像处理Hough变换的慢小目标航迹起始方法
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2018
... 飞行器的回波在雷达图像中常表现为一条直线,这时的目标检测问题就转化雷达图像中的直线检测问题,而其中最典型的方法之一就是Hough变换[56,57].Hough变换的基本原理在于利用图像空间与参数空间之间的点线对偶性[58].对于航迹检测来说,可以首先选取一定阈值(即第一门限)筛选雷达回波信号,对大于阈值的信号,将其转换为参数空间中的直线.经过参数空间中某一点的直线越多,表示该点所对应的图像空间中的直线信号越强.然后选取第二门限,筛选出参数空间中大于第二门限的格点,即检测点,寻找其中积累能量最大的点,即峰值点.最后通过逆Hough变换,将参数空间的峰值点映射回图像空间,即可得到检测的航迹.由以上航迹检测的步骤可以看出,阈值的选择对于航迹检测的结果至关重要.阈值太低会出现大量虚假航迹,即高虚警率,影响实际决策;阈值过高,又会遗漏较弱的航迹信号,即高漏警率,从而影响及时部署.如前所述,双边滤波的噪声压缩方法,能在压缩噪声的同时保持信号边界,从而可以选择更低的第一门限,使得更多弱航迹信号在参数空间中积累而尽可能少的受噪声影响,使得虚警率和漏警率都在较低水平.我们在Hough变换的航迹检测方法中引入了双边滤波噪声压缩方法,流程如图9所示. ...
Modified Hough transform for searching radar detection
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2008
... 飞行器的回波在雷达图像中常表现为一条直线,这时的目标检测问题就转化雷达图像中的直线检测问题,而其中最典型的方法之一就是Hough变换[56,57].Hough变换的基本原理在于利用图像空间与参数空间之间的点线对偶性[58].对于航迹检测来说,可以首先选取一定阈值(即第一门限)筛选雷达回波信号,对大于阈值的信号,将其转换为参数空间中的直线.经过参数空间中某一点的直线越多,表示该点所对应的图像空间中的直线信号越强.然后选取第二门限,筛选出参数空间中大于第二门限的格点,即检测点,寻找其中积累能量最大的点,即峰值点.最后通过逆Hough变换,将参数空间的峰值点映射回图像空间,即可得到检测的航迹.由以上航迹检测的步骤可以看出,阈值的选择对于航迹检测的结果至关重要.阈值太低会出现大量虚假航迹,即高虚警率,影响实际决策;阈值过高,又会遗漏较弱的航迹信号,即高漏警率,从而影响及时部署.如前所述,双边滤波的噪声压缩方法,能在压缩噪声的同时保持信号边界,从而可以选择更低的第一门限,使得更多弱航迹信号在参数空间中积累而尽可能少的受噪声影响,使得虚警率和漏警率都在较低水平.我们在Hough变换的航迹检测方法中引入了双边滤波噪声压缩方法,流程如图9所示. ...
多尺度聚类Hough变换航迹起始方法
1
2008
... 飞行器的回波在雷达图像中常表现为一条直线,这时的目标检测问题就转化雷达图像中的直线检测问题,而其中最典型的方法之一就是Hough变换[56,57].Hough变换的基本原理在于利用图像空间与参数空间之间的点线对偶性[58].对于航迹检测来说,可以首先选取一定阈值(即第一门限)筛选雷达回波信号,对大于阈值的信号,将其转换为参数空间中的直线.经过参数空间中某一点的直线越多,表示该点所对应的图像空间中的直线信号越强.然后选取第二门限,筛选出参数空间中大于第二门限的格点,即检测点,寻找其中积累能量最大的点,即峰值点.最后通过逆Hough变换,将参数空间的峰值点映射回图像空间,即可得到检测的航迹.由以上航迹检测的步骤可以看出,阈值的选择对于航迹检测的结果至关重要.阈值太低会出现大量虚假航迹,即高虚警率,影响实际决策;阈值过高,又会遗漏较弱的航迹信号,即高漏警率,从而影响及时部署.如前所述,双边滤波的噪声压缩方法,能在压缩噪声的同时保持信号边界,从而可以选择更低的第一门限,使得更多弱航迹信号在参数空间中积累而尽可能少的受噪声影响,使得虚警率和漏警率都在较低水平.我们在Hough变换的航迹检测方法中引入了双边滤波噪声压缩方法,流程如图9所示. ...
多尺度聚类Hough变换航迹起始方法
1
2008
... 飞行器的回波在雷达图像中常表现为一条直线,这时的目标检测问题就转化雷达图像中的直线检测问题,而其中最典型的方法之一就是Hough变换[56,57].Hough变换的基本原理在于利用图像空间与参数空间之间的点线对偶性[58].对于航迹检测来说,可以首先选取一定阈值(即第一门限)筛选雷达回波信号,对大于阈值的信号,将其转换为参数空间中的直线.经过参数空间中某一点的直线越多,表示该点所对应的图像空间中的直线信号越强.然后选取第二门限,筛选出参数空间中大于第二门限的格点,即检测点,寻找其中积累能量最大的点,即峰值点.最后通过逆Hough变换,将参数空间的峰值点映射回图像空间,即可得到检测的航迹.由以上航迹检测的步骤可以看出,阈值的选择对于航迹检测的结果至关重要.阈值太低会出现大量虚假航迹,即高虚警率,影响实际决策;阈值过高,又会遗漏较弱的航迹信号,即高漏警率,从而影响及时部署.如前所述,双边滤波的噪声压缩方法,能在压缩噪声的同时保持信号边界,从而可以选择更低的第一门限,使得更多弱航迹信号在参数空间中积累而尽可能少的受噪声影响,使得虚警率和漏警率都在较低水平.我们在Hough变换的航迹检测方法中引入了双边滤波噪声压缩方法,流程如图9所示. ...
遥感与中国可持续发展:机遇和挑战
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2016
... 近年来,随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密切相关学科技术飞速发展,遥感信息获取能力极大加强,越来越广泛地被应用到各个领域[59].海量数据为环境遥感、城市规划、地图更新、精准农业、智慧城市等方面提供了数据支持,然而,如何高效地处理和利用这些数据,将数据转化成知识,是目前主要的理论挑战和技术瓶颈[60].遥感数据中的弱目标物识别一直是普遍存在的难点问题,但其中不乏高影响高价值的信息,例如本文所关注的高海拔冰云和航迹检测,此外,还包括航迹云检测,对流触发监测和赤潮监测预警等.在遥感大数据时代下,精确的自动化弱目标物检测方法显得尤为重要,可以帮助发现和理解以往受限于数据或技术手段而被忽略的问题.我们认为本文提出的方法对遥感弱目标物检测提供了一种有效的改进思路,有望应用在多个遥感领域. ...
遥感与中国可持续发展:机遇和挑战
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2016
... 近年来,随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密切相关学科技术飞速发展,遥感信息获取能力极大加强,越来越广泛地被应用到各个领域[59].海量数据为环境遥感、城市规划、地图更新、精准农业、智慧城市等方面提供了数据支持,然而,如何高效地处理和利用这些数据,将数据转化成知识,是目前主要的理论挑战和技术瓶颈[60].遥感数据中的弱目标物识别一直是普遍存在的难点问题,但其中不乏高影响高价值的信息,例如本文所关注的高海拔冰云和航迹检测,此外,还包括航迹云检测,对流触发监测和赤潮监测预警等.在遥感大数据时代下,精确的自动化弱目标物检测方法显得尤为重要,可以帮助发现和理解以往受限于数据或技术手段而被忽略的问题.我们认为本文提出的方法对遥感弱目标物检测提供了一种有效的改进思路,有望应用在多个遥感领域. ...
遥感大数据自动分析与数据挖掘
1
2014
... 近年来,随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密切相关学科技术飞速发展,遥感信息获取能力极大加强,越来越广泛地被应用到各个领域[59].海量数据为环境遥感、城市规划、地图更新、精准农业、智慧城市等方面提供了数据支持,然而,如何高效地处理和利用这些数据,将数据转化成知识,是目前主要的理论挑战和技术瓶颈[60].遥感数据中的弱目标物识别一直是普遍存在的难点问题,但其中不乏高影响高价值的信息,例如本文所关注的高海拔冰云和航迹检测,此外,还包括航迹云检测,对流触发监测和赤潮监测预警等.在遥感大数据时代下,精确的自动化弱目标物检测方法显得尤为重要,可以帮助发现和理解以往受限于数据或技术手段而被忽略的问题.我们认为本文提出的方法对遥感弱目标物检测提供了一种有效的改进思路,有望应用在多个遥感领域. ...
遥感大数据自动分析与数据挖掘
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2014
... 近年来,随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密切相关学科技术飞速发展,遥感信息获取能力极大加强,越来越广泛地被应用到各个领域[59].海量数据为环境遥感、城市规划、地图更新、精准农业、智慧城市等方面提供了数据支持,然而,如何高效地处理和利用这些数据,将数据转化成知识,是目前主要的理论挑战和技术瓶颈[60].遥感数据中的弱目标物识别一直是普遍存在的难点问题,但其中不乏高影响高价值的信息,例如本文所关注的高海拔冰云和航迹检测,此外,还包括航迹云检测,对流触发监测和赤潮监测预警等.在遥感大数据时代下,精确的自动化弱目标物检测方法显得尤为重要,可以帮助发现和理解以往受限于数据或技术手段而被忽略的问题.我们认为本文提出的方法对遥感弱目标物检测提供了一种有效的改进思路,有望应用在多个遥感领域. ...