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1. 利用分裂窗直方图法对半透明云云顶高度的反演研究

梁玉冰, 李万彪, 黄亦鹏

北京大学学报自然科学版 2019, 55 (3): 461-472. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.032

摘要（747）

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PDF（pc）（7213KB）（116）

针对2016年4 — 9月90°—140°E, 15°—55°N区域的半透明云, 使用分裂窗直方图法, 利用Himawari-8的AHI观测数据进行云顶高度反演。首先使用阈值法筛选出半透明云区; 然后基于分裂窗直方图法, 利用Himawari-8的10.4 μm 和12.4 μm两个分裂窗通道数据以及ERA-Interim再分析资料中的温度气压层数据和位势高度气压层数据反演云顶高度, 并将反演结果与CloudSat的2B-GEOPROF产品数据进行匹配和对比, 结果表明: 1) 分裂窗直方图法对 Himawari-8数据反演半透明云云顶高度的结果与CloudSat的数据结果较一致, 均方根偏差为1.45 km; 2) 海陆类型对反演结果没有明显的影响。所提算法有较强的适用性, 可以应用于不同卫星的分裂窗通道数据反演, 特别是对中国新一代静止气象卫星风云四号的业务反演有理论参考价值。

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2. 利用Himawari-8卫星红外图像反演降雨

孙绍辉, 李万彪, 黄亦鹏

北京大学学报自然科学版 2019, 55 (2): 215-226. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.101

摘要（1215）

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PDF（pc）（8539KB）（368）

利用静止气象卫星Himawari-8的红外图像数据, 结合全球降雨测量计划的降水产品2AGPROFGMI, 通过将匹配的红外亮温和亮温差数据点与近地面雨强数据点一一对应, 使二者之间建立联系。利用静止气象卫星通道多的优点, 进一步建立多个以红外亮温(BT)、亮温差(BTD)以及近地面雨强为参数的二维和三维雨强查算表。通过反演试验, 找到能够较好地识别不同等级降雨强度的查算表, 其中三维查算表(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-7.3)对降雨事件表现出较高的检测概率(POD=0.8817)和较低的错判率(FAR=0.4042), 可以较好地判识降雨区域。

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3. 基于卫星红外遥感的云顶高度反演算法综述

樊宏杰, 黄亦鹏, 李万彪

北京大学学报自然科学版 2017, 53 (4): 783-792. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2016.126

摘要（1437）

HTML （27）

PDF（pc）（565KB）（525）

针对近年来利用卫星可见和红外波段遥感数据反演云顶高度的算法, 对国内外研究进展和存在的问题进行综述。首先, 主要介绍以红外窗区和CO₂吸收技术为主的红外波段反演算法; 在此基础上, 进一步介绍目前相关国家和地区的业务算法, 对这些方法在实际应用中的优缺点予以评述, 提出针对中国地区云顶高度反演的解决方案。将来, 有发展前途的方法为基于红外分裂窗的查算表法, 利用静止卫星的分裂窗数据及极轨卫星云廓线雷达数据, 建立基于分裂窗亮温差和 11 μm通道亮温的云顶高度查算表, 根据分裂窗亮温差和11 μm亮温查表得到云顶高度。

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4. 地表向下短波和长波辐射遥感参数化方案研究综述

彭丽春;李万彪;叶晶;成董;李宇明;曹立佳

北京大学学报（自然科学版） 2015, 51 (4): 772-782. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2014.181

摘要（1801）

PDF（pc）（481KB）（772）

针对近年来利用卫星和地面常规资料估算向下长、短波辐射研究参数化方案, 对国内外研究进展进行综述。在综合分析有关文献的基础上, 介绍向下短波和长波辐射参数化方案的理论背景, 按照晴空和有云条件, 分别对辐射参数化方案进行总结, 并对这些方法在实际应用中的优缺点予以评述。晴空条件下, 向下短波参数化方案以统计和辐射传输模式为主, 长波辐射参数化方案以单、双参数法为主。有云条件下的辐射参数化方案则主要受限于云量的确定。地表向下短波和长波辐射的计算的局限性在于, 需要根据所能获取的地面气象观测资料、地表覆盖类型和卫星遥感数据, 选择合适的参数化方案。将来, 有发展前景的方法为极轨卫星和静止卫星遥感数据结合研究估算方案。

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5. FY-3A/MWRI数据反演半干旱地区土壤湿度的研究

彭丽春,李万彪,刘辉志

北京大学学报（自然科学版）

摘要（637）

PDF（pc）（535KB）（282）

为了监测半干旱地区干旱化范围和干旱程度, 探讨了一种利用卫星微波遥感反演土壤湿度的方法。根据陆表和大气辐射传输模式模拟植被覆盖地表微波亮温和土壤湿度的关系, 建立土壤湿度的对数三次多项式的反演算法。利用中国气象卫星(FY-3A)搭载的微波成像仪(MWRI)的亮温资料,反演得到吉林通榆地区农田和草地的土壤湿度, 并与地面实测结果进行对比, 其均方根误差农田为0.003 cm³/cm³, 草地为0.005 cm³/cm³, 反演精度较高。本方法可以应用于可以获得更多资料的FY-3B卫星, 结合改进的辐射传输模式获取不同地表类型的辐射特征, 期望未来可进行区域试验的反演研究。

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6. 利用风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度

任通,高玲,李成才,毛节泰,李万彪,石光明,杨东伟,王磊

北京大学学报（自然科学版）

摘要（743）

探讨利用中国风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的数值方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性, 讨论了该方法中对清洁天AOD值的不同假设对结果的影响。将2008年5月由风云2C可见光资料反演得到的AOD产品分别与东亚6个AERONET站点的AOD产品和MODIS的AOD产品进行了比较, 分析了风云2C卫星的AOD产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。结果对比表明, 在东亚地区利用风云2C可见光资料反演的AOD产品可以展示气溶胶的分布样式, 但是目前的算法高估了中国西南部地区和低纬度一些地区的AOD值而低估了中国东部地区的AOD值。

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7. 利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

叶晶,刘辉志,李万彪,蔡双彭,李宇明,曹丽霞

北京大学学报（自然科学版）

摘要（812）

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化, 利用多个MODIS 陆地和大气产品, 给出一个不需要地面观测气象数据, 仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003 年7?10 月、2004 年 7?11 月及 2005 年 6?10月期间退化草地 89 个晴空数据和农田85个晴空数据, 与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量, 均方根误差达到 47. 5 和49. 2 W/m², 优于国内外同类研究的精度。

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8. 用AMSU资料反演西北太平洋海域大气湿度廓线的研究

王曦,宋国琼,姚展予,李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（681）

采用快速辐射传输模式RTTOV对AMSU所有通道进行水汽廓线的敏感性分析, 并根据模式计算结果逐步剔除相关性小的预报通道, 建立两种水汽廓线反演的统计回归模型;之后利用2006年7月NOAA-16卫星AMSU亮温资料, 计算不同算法下的反演系数矩阵, 回归得出大气水汽廓线。反演廓线经与NCEP 廓线比较, 得到0600UTC 和1800UTC 比湿反演的各层偏差(RMS)分别在1.4g/kg 及1.7g/kg 以内。个例分析发现, 反演廓线与NCEP廓线趋势一致; 反演比湿场可定位台风云区及水汽供应输送带, 具有一定的揭示台风结构的能力。

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9. 利用FY-2C资料对西北太平洋海域云分类的研究

尹跃,李万彪,姚展予,金元国

北京大学学报（自然科学版）

摘要（581）

使用2006年8月的31次FY-2C卫星资料进行地理定位研究，发现定位误差小于0.13条扫描线，此精度满足云分类研究需求；在此基础上，使用云分析法和聚类分析法对云进行分类试验，分类结果与FY-2C业务云产品进行对比。结果表明，云分析法确定的云型比业务云产品类型多，并对中低云有很好的识别；而聚类分析结果要优于业务云产品分类结果，在云分布细节上接近实际情况。

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10. TRMM卫星LIS闪电资料在数值模式中的应用

李万彪, 宋国琼, 童科

北京大学学报（自然科学版）

摘要（789）

利用热带降雨测量卫星（TRMM）上闪电成像仪（LIS）和测雨雷达（PR）资料，得到了LIS闪电发生率与PR对流降水之间的统计关系。将由LIS闪电数据反演的对流降水等资料，连续同化加入到改进的区域预报模式（ARPS）的初始场中，对江淮流域暴雨进行模拟，结果显示暴雨的中心位置和强度预报都得到了明显的改善。

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11. MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

李红林,李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（681）

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响，实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式，并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明，反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2，相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示，反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的，且更为合理。

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12. 中尺度对流系统的微波辐射和闪电特征分析

曹治强,刘辉志,李万彪,童科,牛晓蕾

北京大学学报（自然科学版）

摘要（630）

通过对 1998 年 6—8 三个月内发生在我国大陆和邻近洋面上的 11 个中尺度对流系统的分析，发现 10.65 和 19.35GHz 垂直通道能较好的反应云中液态水和降水的吸收和发射；85.5 和 37.0GHz 垂直通道能较好的反应云中冰晶冰粒的散射。在此基础上，进一步探讨了 85.5GHz 极化订正温度（PCT）和闪电的关系。结果表明闪电密度大的地方发生在 PCT<220K 以下的等值线内；在 220～260K，闪电密度锐减；在 260K 以上，几乎观察不到闪电现象。

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13. TRMM卫星和GMS-5卫星反演淮河流域的地面温度

牛晓蕾,周伟,刘辉志,李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（662）

利用TRMM卫星和GMS-5卫星的两个红外分裂窗通道的亮温资料，结合淮河流域能量与水分试验（HUBEX）加密观测期间获得的地面温度的观测资料，建立了反演淮河流域地面温度的参数化方程。结合地面观测站的资料，分别从不同的角度对TRMM和GMS卫星反演的结果做了检验，得到的反演结果比较接近于实际情况。最后结合1998年淮河流域试验加密观测期间的主要天气形势，分析了江淮梅雨4个阶段相对应的地面温度的特征。

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14. 气象卫星遥感探测海面大气温度垂直廓线

李万彪, 吴龙涛, 张呈祥, 余嘉裕

北京大学学报（自然科学版）

摘要（839）

采用物理统计反演法，对1998年7月台湾、中国南海等热带海域进行了研究。通过大气温度垂直廓线反演试验的结果表明，该法反演结果稳定，精度也比较高，可望投入业务使用。

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15. 利用GMS-5红外资料进行云的分类识别

周伟, 李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（591）

利用GMS-5红外3个通道(2个分裂窗区通道和水汽通道)的亮温资料，依据各种云不同的辐射特征对其进行分类，由此识别出积雨云(Cb)、浓积云(Cg)、卷云(Ci)、积云(Cu)、中云(Cm)、密云(Dense)等6种主要云类以及雾(Fog)和晴空区域。结合安徽寿县地面气候基准站1998年6、7月份的地面观测资料，对分类结果进行了检验，得到了较为令人满意的结果，准确率接近70%.

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16. 1998年7月20～25日湖北暴雨中尺度对流系统的分析研究

吴庆丽, 李亚萍, 高慧琳, 郑永光, 李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（569）

利用对低纬度地区的对流性降水有较好监测能力的热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪的85.5GHz资料，和GMS逐时红外卫星云图资料，分析了1998-07-20～1998-07-25长江中下游地区湖北省附近的中尺度对流系统的活动，并对其发生的环境条件进行了客观诊断分析，还考察了GMS卫星红外云图云顶黑体温度(TBB)分布与湖北07-20～07-22暴雨落区及雨峰之间的关系。结果表明，这次暴雨过程具有明显的中尺度特征，暴雨落区及雨峰与中尺度对流系统发展的初期有较好的联系。

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17. 卫星遥感估算淮河流域区域能量通量的方法研究

洪刚,李万彪,朱元竞,赵柏林

北京大学学报（自然科学版）

摘要（692）

利用1998年淮河流域加密观测试验(HUBEX/IOP)期间的资料，进行淮河流域能量平衡的参数化方案的研究，用NOAA卫星的AVHRR资料建立了试验区地表特征参数及能量平衡各分量的参数化方程，并对卫星遥感反演结果和试验观测值进行了对比，为淮河流域能量和水循环的数值模拟提供了物理依据。

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18. 热带西太平洋暖池对中国降水和沿海自然灾害的影响

李万彪, 周春平

北京大学学报（自然科学版）

摘要（661）

用暖池指数研究了热带西太平洋暖池对中国降水和沿海自然灾害的影响。结果表明，暖池面积指数对中国降水有一定的预报意义，北界指数对中国长江中下游地区及其他一些地区的降水具有很好的预报性，面积指数与中国沿海台风次数的年际变化呈负相关关系，与1950年以后海冰灾害有明显的相关关系，与灾害性海浪的发生频数关系不大，与海啸的发生有一定的关系。

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19. GMS-5红外资料反演大气可降水量

李万彪, 刘盈辉, 朱元竞, 赵柏林

北京大学学报（自然科学版）

摘要（770）

建立了用GMS-5红外亮温资料反演大气可降水量的分裂窗统计法。初步试验结果表明，分裂窗统计法反演的RMS误差为0.37g·cm^-2。优于用GOES的分裂窗资料反演可降水量的精度，达到或超过用AVHRR分裂窗资料反演可降水量的精度。对月平均水汽分布的比较显示，反演可降水量分布与实际探空资料获得的分布是一致的。

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20. 大洋暖池特征变化和成因的研究

周春平, 李万彪

北京大学学报（自然科学版）

摘要（849）

根据COADS资料研究了大洋暖池的季节和年际变化特征及成因。暖池面积和中心的季节变化与太阳辐射的季节变化有关，而面积的年际变化最高值在El Nino年。选取海域越小且越靠近暖池中心，海温季节变化越小。暖池温度年际变化与面积年际变化有很好的正相关关系。太阳辐射和风场是形成大洋暖池的重要因素。

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21. GMS红外通道实时资料遥感海冰的研究

李万彪, 朱元竞, 赵柏林

北京大学学报（自然科学版）

摘要（733）

利用1994年1、2月的GMS-4的红外亮温和可见光反照率资料，以辽东湾海冰为对象，得到了海冰参数的提取方法和冰厚遥感数字分布。根据冰水物理特性的差异，建立了冰水识别的判据，发现用亮温可以较好地识别冰水，由此得到了冰水区分的亮温阈值；根据物理和统计方法建立了冰厚与亮温的对应关系，分别对海冰冰厚分布进行了反演，得到了与实况较为一致的冰厚分布。结果表明，冰、水区分的准确率为78.25%，冰厚反演的准确率为65.97%。

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