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国土资源遥感, 2019, 31(1): 79-86 doi: 10.6046/gtzyyg.2019.01.11

技术方法

黑龙江省大气水汽含量及其影响因素分析

崔林林1, 袁乔1, 李国胜,2,3

1.成都信息工程大学资源环境学院,成都 610225

2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101

3.中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,青岛 266071

An analysis of atmospheric water vapor content and its influencing factors in Heilongjiang Province

CUI Linlin1, YUAN Qiao1, LI Guosheng,2,3

1.College of Resources and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China

2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,China

3.Key Laboratory of Coastal Wetland Biogeosciences, China Geological Survey, Qingdao 266071, China

通讯作者: 李国胜(1963-),男,博士,研究员,主要从事海岸带环境演变及全球变化响应、海岸带及海洋环境遥感、陆海相互作用数值模拟等领域研究。Email:ligs@igsnrr.ac.ch

责任编辑: 李瑜

收稿日期: 2017-08-24   修回日期: 2017-12-21   网络出版日期: 2019-03-15

基金资助: 成都信息工程大学科研基金项目“LUCC对蒸散发影响——以成渝城市群为例”.  CRF201706
“青藏高原生态系统蒸散发和水分利用效率对气候变化和LUCC的响应研究”共同资助.  KYTZ201738

Received: 2017-08-24   Revised: 2017-12-21   Online: 2019-03-15

作者简介 About authors

崔林林(1984-),男,博士,主要从事湿地生态与遥感信息应用研究。Email:cuilinlin@cuit.edu.cn。 。

摘要

大气水汽含量对海陆水循环、气溶胶和云的形成等具有重要作用,对其时空变化特征及其影响因素的研究具有十分重要的意义,而下垫面因素对其影响还有待进一步研究。以黑龙江省为研究区,基于MODIS、数字高程模型和探空数据,利用两通道和三通道比值法反演出大气水汽含量并进行精度评价。在此基础上,分析大气水汽含量的时空分布特征及其与下垫面之间的关系。研究结果表明: ①两通道比值法要稍优于三通道比值法(与实测数据相关系数分别为0.795和0.754); ②在4—7月间,黑龙江省西北部和东南部水汽含量低,而东部、西部水汽含量较高; ③全省平均水汽含量整体呈上升趋势; ④不同土地覆盖和地貌类型上空的水汽含量有着明显的差异。

关键词: 通道比值法 ; 水汽含量 ; 土地覆盖类型 ; 地貌

Abstract

Atmospheric water vapor content plays an important role in the water cycle between sea and land as well as the formation of aerosol and cloud. Therefore, it is crucial to investigate its spatial-temporal change and influence factors. However, the impact of land use and landform types on it still needs further study. In this paper, the authors selected Heilongjiang Province as the study area, and used two - channel and three - channel ratio methods to retrieve the atmospheric water vapor content and validate the retrieval precision based on MODIS data and sounding real-measure data. Then, the authors analyzed its spatial-temporal change and the relationships between land use types, landform types and atmospheric water vapor content. Some conclusions have been reached: ①The performance of two-channel approach is better than that of three-channel approach; ②The water vapor content in the northwestern and southeastern of Heilongjiang Province is low, but it is higher in the eastern and western parts from April to July; ③The atmospheric water vapor content presents a rising trend in its totality; ④The impacts of land use types and landform types on water vapor content are obvious.

Keywords: channel ratio method ; water vapor content ; land use type ; landform

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本文引用格式

崔林林, 袁乔, 李国胜. 黑龙江省大气水汽含量及其影响因素分析. 国土资源遥感[J], 2019, 31(1): 79-86 doi:10.6046/gtzyyg.2019.01.11

CUI Linlin, YUAN Qiao, LI Guosheng. An analysis of atmospheric water vapor content and its influencing factors in Heilongjiang Province. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES[J], 2019, 31(1): 79-86 doi:10.6046/gtzyyg.2019.01.11

0 引言

大气水汽含量对地-气系统的物质和能量传输、海陆水循环、气溶胶和云的形成、降水和灾害性天气预测具有重要作用。同时,大气水汽也能放大温室气体的增暖效应,并会导致极端天气事件增加,影响整个地球的气候变化[1]。于是,研究大气水汽含量的时空变化特征及其影响因素对全球变化和人类的生产生活具有十分重要的意义。

大气水汽主要来自不同下垫面的蒸散发作用,通过地-气垂直交换向上输送,主要分布在中低对流层,离地面500 hPa以下的大气占85%~90%,而高层含量较少[2,3]。大气水汽探测的方法包括探空气球、地基遥感、卫星遥感以及数值模拟等[4,5,6]。而地表上安置的仪器(GPS接收、太阳光度计、地基微波辐射计以及激光雷达)对大气水汽探测,由于不受复杂地面以及反射信息的影响,故探测到的大气水汽精度高,但是这种方式仅仅适合于点观测,成本较高,测点数量有限导致空间覆盖度低。不同的仪器由于测量原理不同,导致系统误差,而且地基遥感的传感器得到的结果需要进行辐射定标,不同仪器的定标精度不同也可能导致反演出的大气水汽含量不一致。卫星遥感数据的出现,让传统的“点”测量获取变成“面”信息估算,能够更高效率地获得大气中水汽含量的分布情况。

遥感技术的发展带来了水汽含量探测的新方法。为提高传统大气模型的适应性,黄意玢等[7]检验了940 nm通道进行水汽反演的可行性; 毛克彪等[8]提出了基于MODIS数据的大气水汽反演方法; 宋正方等[9]提出利用差分吸收探测大气水汽的方法; 胡秀清等[10]和谷晓平等[11]利用MODTRAN模型建立反演大气水汽的公式。这些研究都表明,近红外通道数据反演大气水汽的精度较高[12,13,14]。此外,Chrysoulakis等[15]用MODIS和探空气球的水汽反演结果对AVHRR分裂窗反演的水汽进行了校正,校正的结果精度达到了0.46 cm; 于秀丽[16]与陶玮等[17]的研究认为,气象因子和下垫面对大气含水量有显著影响; 而吴俊杰等[18]则建议地貌对水汽空间分布的相关性尚有待进一步研究。

本文以黑龙江省为研究区,基于MODIS数据、数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据和探空资料,利用两通道和三通道比值法反演出大气水汽含量并进行精度评价,并在此基础上分析大气含水量的时空变化特征及下垫面对其的影响。

1 研究区概况及数据源

1.1 研究区概况

黑龙江省地处中国最东北部,东接俄罗斯哈巴罗夫斯克(伯力)地区,西邻内蒙古自治区,南连吉林省,北临黑龙江和乌苏里江。地理坐标处于N43°25'53°33',E121°11'135°05'之间,属温带大陆性季风气候区。从1961—1990年30 a的年平均气温状况来看,大致以嫩江、伊春一线为0℃等值线,由南向北逐渐降低,全省年平均气温多在-5~5 ℃之间。全省大部分地区霜冻出现在9月下旬,结束于次年4月下旬。全省年降水量在400~650 mm之间,较为充足,且在夏季变化率小,中部山区降水较多。全省年日照时长大多处于 2 400~2 800 h之间,其中44%~48%为生长季日照时长。

1.2 数据源及其预处理

研究所用遥感数据为MODIS L1B产品数据,其包括产品编号为MOD02(Terra-MODIS)和MYD02(Aqua-MODIS),没有经过大气校正处理。本文采用的MYD02和MOD02这2种数据的获取时间均调整为北京时间,进而确定黑龙江省当地时间。本文通过MODIS官网(https: //modis.gsfc.nasa.gov/)选择并下载云量少的2015年影像,分别为MYD02(4月14日、5月20日、6月20日、6月21日、7月6日、7月10日)、MOD02(7月15日、7月19日),以及MODIS官网上的2015年土地覆盖类型产品MCD12_Q1。

探空资料来源于怀俄明大学的探空资料(http://weather.uwyo.edu/wyoming/),选择黑龙江省嫩江(50557)、哈尔滨(50953)和伊春(50774)3个探空站。下载对应MODIS影像日期的数据,由于探空数据只有0和12时(国际时间),参考对应MODIS影像的成像时间,选择比较相近的0时(北京时间8时)的探空数据。

MODIS传感器为横向扫描镜,探测角介于+55°-55°之间,每一次扫描可以扫出110°的范围,由于地球表面不是平面,在扫描带边缘处会出现重叠,即“蝴蝶结”现象。对于MODIS L1B数据,影像文件中包含有经纬度数据信息,通过MRT直接得到拼接及几何纠正的影像,并将地理坐标系统一为WGS84。ENVI中打开可以直接进行定标,并用Reproject GLT with Bowtie Correction工具校正“蝴蝶结”现象(图1)。

图1

图1   “蝴蝶结”校正

Fig.1   Bowtie correction


MODIS影像在水汽反演时,云对反演结果有较大影响,故在反演之前对MODIS L1B数据先进行去云处理。通过固定阈值剔除有云像元,即当 ρ(1)+ρ(2)>0.9T32<265K时判断为云像元[19]。其中 ρ(1)ρ(2)分别为MODIS第1和第2波段的表观反射率; T32为MODIS第32波段的亮度温度。

2 MODIS水汽含量反演方法

2.1 近红外波段水汽反演原理

通过水汽的吸收通道和非吸收通道间的反射得到的太阳辐射差值可以获得总水汽含量。在0.86~1.24 μm波长范围内,太阳辐射在传输过程中受到大气水汽吸收、气溶胶散射以及地面反射等因素影响。在利用MODIS传感器收集的数据中计算出大气水汽含量,需要考虑1 μm附近大气对太阳辐射的吸收、散射特性以及地表的吸收、反射特性。

在近红外波段范围内,对应波长在卫星传感器中接收的总辐射表示为

Lsensor(λ)=Lsun(λ)T(λ)ρ(λ)+Lpath(λ)
(1)

式中: λ为波长; Lsensor(λ)为传感器在该波长时接收的太阳辐射能量; Lsun(λ)为太阳发出的辐射能量; T(λ)为该波长在整个大气层的透过率; ρ(λ)为地表反射率; Lpath(λ)为大气程辐射(也称气溶胶散射)。因为在近红外波段附近时,气溶胶的光学厚度相对较小,所以 Lpath(λ)的影响可以忽略不计,即

Lsensor(λ)=Lsun(λ)T(λ)ρ(λ)
(2)

定义卫星传感器在近红外通道接收到的表观反射率为

ρ*(λ)=Lsensor(λ)/Lsun(λ)
(3)

最后,在近红外波段区域范围内第i通道的传输方程可以简写为

ρ*(λi)=T(λi)ρ(λi)
(4)

2.2 大气透过率估算

2.2.1 两通道比值法

MODIS数据近红外3个水汽吸收通道(第17,18和19通道)对水汽的吸收具有不同的敏感度,Kaufnan和Gao利用LOWTRAN模拟两通道比值与大气水汽含量的关系发现,第19通道比较合适复合性地表[1]。假设地表反射率在较窄区域内近似相等,而且大气程辐射可以当做直接反射的太阳辐射的一个小部分。其中 λ2为MODIS第2波段,即大气水汽窗口, T(λ2)近似为1。所以,两通道比值法中大气透过率 T(λ19)的计算公式为

T(λ19)=ρ*(λ19)ρ*(λ2)
(5)

式中 T(λ19)为第19通道的大气透过率。

2.2.2 三通道比值法

姜立鹏等[20]基于通过约翰普金斯大学的地物光谱数据库,详细分析了地表上40种土壤类型、3种植被类型(草、阔叶林、针叶林)及清洁淡水在1 μm附近(0.84~1.24 μm)的反射率特征曲线。在1 μm附近的地物反射率呈线性,一个水汽吸收波段与2个非吸收波段的三波段比值能够给出吸收波段的水汽透射率。由辐射传输方程得到

ρ*(λ2)=T(λ2)ρ(λ2)
(6)
ρ*(λ5)=T(λ5)ρ(λ2)
(7)
ρ*(λ19)=T(λ19)ρ(λ19)
(8)

ρ(λ19)=m19ρ(λ2)+n19ρ(λ5)
(8)

解方程组(6)—(9)并令 T(λ2)= T(λ5)=1,得到

T(λ19)=ρ*(λ19)m19ρ*(λ2)+n19ρ*(λ5)
(10)
m19=(λ19-λ5)/(λ2-λ5)
(11)
n19=(λ2-λ19)/(λ2-λ5)
(12)

式中: T(λ19)为第19通道的大气透过率; 通过计算得出 m19=0.7956, n19=0.2004

2.3 大气水汽含量反演

2.3.1 大气水汽含量反演方法

Gao和Geotz[21]通过辐射传输模型推导,得到水汽吸收波段的大气透过率 T与水汽含量 W的关系,即

T=exp(α+βW)
(13)

式中αβ均为常数,对于复合型地表,α=0.02,β=0.651。

2.3.2 水汽含量反演算法实现

在MODIS L1B数据中,除了经纬度还有3种数据类型: 反射率数据、辐射亮度值数据和发射率数据,其中反射率数据值为0~1之间,且无单位值。故首先在预处理后的数据中进行去除负值,通过spectral math得到将负值变为-NAN值。通过ENVI软件中band math功能,编写出对应的公式,并最终进行大气水汽含量计算[21],即

W={[ln(b1)-0.02]/0.651}2
(14)

式中b1为两通道比值法或三通道比值法得到的第19波段大气透过率。

3 基于DEM地貌形态提取方法

本研究主要依据海拔和地形起伏度来划分出黑龙江省的宏观地貌[22]。地形起伏度是指在一定范围内地形之间的最大相对高差,作为判断该地段的地形特征,即

Re=Hmax-Hmin
(15)

式中: Re为区域范围内的地形起伏度,m; HmaxHmin分别为区域范围内最高和最低点高程。

在ArcGIS软件中采用邻域分析功能,利用11×11的网格区域,分别提取出 HmaxHmin,利用栅格计算器求出起伏度。基本地貌的划分还结合了DEM计算出的海拔和地形起伏度(表1)。

表1   基本地貌形态类型

Tab.1  Basic landform types

起伏度/m低海拔(<800 m)中海拔(8001 692 m)
<20平原台地
[20,75)浅丘陵浅丘陵
[75,200)中丘陵高丘陵
[200,646]小起伏低海拔山地小起伏中海拔山地

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4 结果分析

4.1 反演结果精度评价及对比分析

利用探空数据对基于MODIS数据反演的大气水汽含量进行精度评价,剔除处于云区的站点(图2)。由图2可知,两通道比值法反演水汽含量与站点实测水汽含量之间具有显著的相关性,相关系数为0.795(P<0.01); 三通道比值法反演水汽含量与站点实测水汽含量之间也呈现显著的相关性,相关系数为0.754(P<0.01)。这说明用MODIS数据反演黑龙江省的连续分布水汽含量是可行的,而且两通道比值法相对较好。这与吴俊杰等[18]和李秀芬等[23]的研究结论一致。但同翟墨等[24]的研究结果相比,反演出的水汽含量与实测数据的相关性较低,这可能与处理数据过程时没有完全将云区域去除有关,因为MODIS只能反演出云上的水汽含量。通过MODIS产品数据与探空实测数据对比分析,相关系数为0.773(P<0.01),相对于两通道比值法,相关性偏低,故在接下来的分析中,选用两通道比值法反演出的水汽含量。

图2

图2   站点实测数据与MODIS水汽含量反演结果对比分析

Fig.2   Comparison of water vapor contents in situ and retrieved results


4.2 大气水汽含量时空分布特征

4.2.1 大气水汽含量空间特征分析

图3为黑龙江省两通道比值法反演出来的大气水汽含量分布,其中白色部分为云区。2015年4月14日(图3(a)),全省整体大气水汽含量在2 cm以下,其中在兴凯湖大气水汽含量较高,其次在齐齐哈尔西部、塔河县西北部、小兴安岭附近及佳木斯市。5月20日(图3(b)),全省整体大气水汽含量有所提升,在鹤岗市和兴凯湖附近大气水汽含量比较高,其次在松嫩平原和三江兴凯平原。6月20日(图3(c)),全省大气水汽含量整体提升,在三江兴凯平原地区的大气水汽含量较高,而在塔河县西部(大兴安岭山地)及齐齐哈尔西部地区大气水汽含量较小。6月21日(图3(d)),在大庆市大气水汽含量较高,在嫩江探测点附近由于云及阴影没有完全去除,导致该地方的大气水汽含量较小,即MODIS只反演了云层上的大气水汽含量,而不是整层大气水汽含量[25]。7月6日(图3(e)),在三江兴凯平原处出现了高水汽含量,而在东部山地(黑龙江省南部)、大兴安岭山地地区大气水汽含量较低。7月10日(图3(f)),在西部(黑河市、齐齐哈尔、大庆市、缓化市)、东部(三江兴凯平原)大气水汽含量分布比较高,而在塔河县大气水汽含量比较低。7月15日(图3(g)),全省整体出现大幅度、大面积大气水汽含量降低,在大兴安岭、小兴安岭和东部山地大气水汽含量较低。7月19日(图3(h)),在松嫩平原、三江兴凯平原西部地区出现大面积的高水汽含量,而在齐齐哈尔附近大气水汽含量达到最高。由图3整体看出,黑龙江省在4—7月间水汽含量大体有增加的趋势,西北部(大兴安岭、小兴安岭)和东南部(东部山地)大气水汽含量低,而东部(三江兴凯平原)和西部(松嫩平原)大气水汽含量高。

图3

图3   2015年4—7月黑龙江省大气水汽含量反演结果

Fig.3   Retrieved results from April to July, 2015


4.2.2 大气水汽含量时间特征分析

通过两通道比值法得到黑龙江省大气水汽反演结果(图4),黑龙江全省大气平均水汽含量在2015年4—7月整体是呈上升趋势。在4月14日全省的平均水汽含量最低(0.450 5 cm),而7月19日平均水汽含量最高(2.529 6 cm)。其中在7月15日,无论是反演还是实测水汽含量都偏低。由2015年7月的气候影响评价可知[26],7月全省出现了波动变化的旱情,月初西部出现了旱情,12日有所缓解,月中中西部旱情再次出现,月末西部旱情缓解。

图4

图4   不同时间黑龙江省平均水汽含量

Fig.4   Average water vapor contents at different times in Heilongjiang Province


4.3 不同下垫面对大气水汽含量影响分析

4.3.1土地覆盖类型对大气水汽含量的影响

通过MCD12_Q1土地覆盖数据与MODIS水汽反演结果做分区统计,分析不同时间、不同土地覆盖类型上空的水汽含量的均值及标准差发现(图5),对于同一地区,天气条件相似,在范围不大的情况下,水汽的空间分布在很大程度上受下垫面的影响[27]; 而在同一地类中,大气水汽含量在不同的时间不同; 在同一时间上,不同土地类型上空的水汽含量也有着明显差异,其中水体上空水汽含量高,且变化幅度大; 其次是冰雪覆盖地,但相对变化幅度小; 森林上空的水汽含量相对较少; 而农用地、湿地、城市建筑用地、草地和灌木林之间水汽含量变化差异不明显。这种不明显的差异,可能由于MODIS反演出的大气水汽含量分辨率太低,并不能够准确地将这些土地覆盖类型之间的水汽含量区分出来。

图5

图5   2015年不同时间不同土地覆盖类型上空水汽含量分布

Fig.5   Average water vapor contents at different times under different land use types in 2015


4.3.2 地貌对大气水汽含量的影响

通过地貌数据与MODIS水汽反演结果做分区统计,分析不同时间、不同地貌上空的水汽含量的均值及标准差(图6)发现,黑龙江省西北部(大兴安岭、小兴安岭)和东南部(东部山地)大气水汽含量低,而东部(三江兴凯平原)、西部(松嫩平原)大气水汽含量高。2015年5—7月,大气水汽含量分布情况为平原>浅丘>中丘>低山>中山>高丘>台地,其中大气水汽含量在低海拔地区,与地形起伏度呈负相关; 而在中海拔地区与地形起伏呈正相关。而在4月,台地、高丘和中山大气水汽含量偏高。这可能由于4月尚处于霜冻期间,中海拔区域的冰雪还未消融,冰雪地表上空的大气水汽含量较高。这表明地形地貌对大气水汽含量有影响。

图6

图6   2015年不同时间不同地貌类型上空水汽含量分布

Fig.6   Average water vapor contents at different times under different landform types in 2015


5 结论

本文基于MODIS L1B数据,利用两通道比值法和三通道比值法反演黑龙江省的大气水汽含量,并利用探空实测数据验证,结果表明反演结果和实测数据间关系显著,其中两通道比值法相关系数为0.795,三通道比值法相关系数为0.754,这说明用MODIS数据反演黑龙江省的大气水汽含量是可行的,且两通道比值法较优。

通过研究区水汽的时空格局分析可知,黑龙江省2015年4—7月大气水汽含量有增加趋势,区域上东、西部较高,西北和东南较低。水汽含量不但受土地覆盖类型的影响,也受地貌类型的影响,不同地貌类型上空的水汽含量存在显著差异: 水汽含量分布情况为平原>浅丘>中丘>低山>中山>高丘>台地。

但是本文大气水汽含量反演算法存在一定局限性,这主要是因为该方法是基于近红外波段构建的水汽含量反演算法,这从本质上决定了该算法的反演结果受云的影响较大。因此,在水汽含量反演的过程中需要考虑云对反演结果的影响。另外,本文分析水汽含量只考虑了水平方向的大气水汽变化差异,而在垂直方向的大气水汽变化没有具体研究分析,建议在今后分析大气水汽影响因素时最好垂直方向和水平方向同时考虑。

参考文献

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本文利用ECMWF再分析资料ERA40和中国160站的降水资料,分析了我国华北地区1958年1002年夏季的大气水汽含量和水汽输送的基本气候特征,研究了华北夏季旱涝年的大气水汽含量和水汽输送异常情况,最后利用线性回归的方法探讨了该地区大气水汽含量和水汽输送的变化趋势。结果表明:华北地区夏季降水的大气水汽来源主要有3支:来自孟加拉湾的水汽、来自我国南海和西太平洋的水汽以及中高纬西风带的水汽输送。华北地区对流层低层以经向水汽输送通量为主,到了中高层则以纬向输送通量为主;与华北地区夏季旱涝密切相关的异常水汽输送主要是南海和西太平洋以及西风带水汽输送异常,华北地区南边界水汽输入异常和东边界水汽输出异常是造成华北夏季旱涝年水汽收支异常的主要原因;近半个世纪以来,伴随着华北干旱化的加剧,华北地区南边界输入的大气水汽呈现显著的减少趋势。

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DOI:10.11676/qxxb2013.026      URL     Magsci     [本文引用: 1]

全球定位系统(GPS)卫星信号穿过大气层时发生的偏折和延迟, 可以用来反演信号传播路径上的大气水汽总量。为 获取区域高精度的大气水汽三维分布, 借助分布密集的地基GPS观测网及其斜路径水汽观测, 建立新的观测约束层析模型, 提出以高斯函数为水平约束, 区域逐月多年探空观测为垂直约束, 即以平均量为先验值, 以标准偏差为权重矩阵的新方法;并 在层析算法中引入地面观测, 以提高整体尤其是低层反演精度。三维水汽层析网格模型基于长江中游鄂东区域的22站地基 GPS加密网搭建, 实时解算系统可逐时输出三维水汽产品。三维湿折射度和水汽密度可以分别由斜路径的湿延迟总量和水 汽总量观测反演获得。以2010年开展的汛期联合加密探空观测为参照, 对三维层析的总体反演精度、低层反演精度、层析区 域中心与边缘反演精度进行了对比和分析。结果显示:整体样本检验三维水汽密度平均偏差为-0.63g/m<sup>3</sup>,标准偏差为 1.22g/m<sup>3</sup>,与探空相关系数为0.98;水汽密度与探空资料的相关比湿折射度与探空资料的相关好;对于不同层析区域, 中心 区域观测元数量较为丰富, 使得位于中心的层析精度好于整体和边缘;加入低层观测的层析结果与探空的相关比未加低层观 测时的好, 低层观测的加入提高了层析与探空的相关, 减小了低层层析标准差、区域中心和2km 以上层析的均差, 有效提高 了反演精度;低层观测的加入对整体标准差的影响, 可能与加剧观测方程中长度矩阵元素间的量级差异有关。

Wang R, Zheng G G, Yu S J , et al.

A study of the ground-based GPS 3D water vapor tomography with radiosonde vertical constracting

[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2013,71(2):318-331.

Magsci     [本文引用: 1]

刘安伟, 刘良云, 张浩 , .

基于Hyperion影像的高光谱水汽含量反演的算法比较研究

[J]. 遥感技术与应用, 2016,31(4):672-681.

DOI:10.11873/j.issn.1004-0323.2016.4.0672      URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>基于高光谱遥感图像数据的大气参数反演和一体化辐射校正具有重要研究意义和应用价值。首先,通过6S模型辐射传输计算分析了EO\|1/Hyperion遥感影像在940和1 130 nm附近水汽吸收区域的光谱吸收特点。其次,采用两通道比值法和三通道比值法,比较了不同波段组合的大气含水量高光谱遥感反演精度并进行了敏感性分析,模拟实验结果表明采用三波段比值算法的相关系数和均方根误差均优于对应的两波段算法。最后,利用张掖地区2008年3景EO\|1 Hyperion高光谱遥感影像,反演了大气含水量,并与地基CE-318太阳分光光度计测量数据进行对比验证,结果表明:1 124 nm水汽吸收通道反演精度优于940 nm,两通道和三通道比值法的均方根误差分别为0.369和0.128 g/cm2,三通道比值方法优于两通道比值方法,与地面观测结果一致。</br>&nbsp;</p>

Liu A W, Liu L Y, Zhang H , et al.

Comparative study of the algorithm on hyperspectral inversion of the water-vapor content based on Hyperion image

[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2016,31(4):672-681.

Magsci     [本文引用: 1]

Ji D, Shi J .

Water vapor retrieval over cloud cover area on land using AMSR-E and MODIS

[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2014,7(7):3105-3116.

DOI:10.1109/JSTARS.2014.2298979      URL     [本文引用: 1]

This study mainly discusses atmospheric water vapor retrieval over cloud cover area on land with the help of a newly developed surface emissivity parameter estimation method in microwave bands. In the retrieval method, the atmospheric water vapor sensitivity parameter-ratio of brightness temperature polarization difference at frequencies 18.7 and 23.8 GHz (ΔTb1.87/ΔTb23.8)-is used to retrieve water vapor, and the surface emissivity parameter-ratio of surface emissivity polarization difference at frequencies 18.7 and 23.8 GHz (Δε18.7/Δε23.8) that corresponds to ΔTb18.7/ΔTb23.8 is a key parameter that affects the final precision of retrieved atmosphere water vapor. In order to estimate Δε18.7/Δε23.8 in cloudy condition, we first estimated the value of Δε18.7/Δε23.8 in clear condition using Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS (AMSR-E) brightness temperature and related MODIS atmospheric products. At the same time, it was found that gradient information derived separately from ΔTb18.7/ΔTb23.8 and Δε18.7/Δε23.8 and very good correlation with each other. Based on this good correlation, the Δε18.7/Δε23.8 in cloudy condition was estimated using corresponding==and adjacent 8 days Δε18.7/Δε23.8 in clear condition. With the estimated Δε18.7/Δε23.8, we retrieved atmospheric column water vapor using lookup table method in cloudy condition over land. As a validation source data, the SuomiNet GPS-retrieved precipitable water (PW) vapor is used to validate the retrieved water vapor in this study. According to validation, the correlation coefficient of the two is 0.94 and the root-mean-square-error (RMSE) is 4.85 mm. It is a great improvement in water vapor retrieval using microwave in cloud cover area on land.

黄意玢, 董超华 .

用940 nm通道遥感水汽总量的可行性试验

[J]. 应用气象学报, 2002,13(2):184-192.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7313.2002.02.007      URL     [本文引用: 1]

The water vapor amount is simulated through its statistical relation to the ratios of reflectance in several channels, which are selected and grouped from the 940 nm weak water vapor absorption band and the vicinal window region. The simulation results of water vapor amount have an average relative error of 6% by compared with the independent radiosonde observation.

Huang Y B, Dong C H .

Feasibility experiments on sounding water vapor amount with 940 nm spectral band

[J]. Journal of Applied Meteorological Science, 2002,13(2):3105-3116.

[本文引用: 1]

毛克彪, 覃志豪 .

用MODIS影像反演环渤海地区的大气水汽含量

[J]. 遥感信息, 2004,4:47-49.

DOI:10.3969/j.issn.1000-3177.2004.04.014      URL     [本文引用: 1]

主要介绍通过遥感影像来反演大气水汽的算法 ,两通道比值法和三通道比值法。并用环渤海地区的MODIS影像对该地区的水汽进行了反演

Mao K B, Qin Z H .

Retrieval of water content of atmosphere in Bohai Region by MODIS image

[J]. Remote Sensing Information, 2004,4:47-49.

[本文引用: 1]

宋正方, 魏合理, 吴晓庆 .

大气水汽的红外遥感

[J]. 环境遥感, 1996,11(2):130-137.

URL     [本文引用: 1]

本文讨论了利用差分吸收法来遥感大气中的水汽。水汽透过率用辐射计测量,水汽含量由我们自行编制的红外辐射大气透过率计算程序计算。在此同时还观测了气象参数,以确定光路上的水汽含量。结果表明,水汽长度的计算值和测量值非常吻合,回归曲线的相关系数达0.97,均方根偏差为0.015g/cm2。文中最后讨论误差来源和改善精度的途径,并指出对其它气体分子的吸收和气溶胶的消光进行修正的必要性。

Song Z F, Wei H L, Wu X Q .

Infrared remote sensing of atmospheric water vapor

[J]. Remote Sensing of Environment China, 1996,11(2):130-137.

[本文引用: 1]

胡秀清, 张玉香, 黄意玢 , .

利用太阳辐射计940 nm通道反演大气柱水汽总量

[J]. 气象科技, 2001,29(3):12-17.

DOI:10.3969/j.issn.1671-6345.2001.03.002      URL     [本文引用: 1]

利用太阳辐射计CE318近红外940nm水汽吸收通道和监近窗 区通道反演大气柱水汽总量,由于大气在940nm附近有水汽吸收,该通道不能采用通常Langley法处理,而采用改进的Langley法。利用 MODTRAN3.7模式模拟出太阳辐射计940nm通道透过率与水汽量关系常数,考虑了通道的光谱响应函数和不同大气模式的影响,模拟结果表明窄通道 (小于10nm)上述关系常数受大气模式影响不大。总消光剔除气溶胶和分子散射,就得出水汽的透过率,从透过率反演水汽量。处理了敦煌和青海湖辐射校正 场,1999年7月场地大气特性测量兼FY-1C辐射定标期间的数量,给出了同步观测6天卫星过顶前后15min平均水汽量,该水汽量用于FY-1C卫星 遥感器辐射定标时辐射传输模式的输入参数。结果表明太阳辐射计是一种便携有效测量水汽量仪器。

Hu X Q, Zhang Y X, Huang Y B , et al.

Total column water vapor retrievals using 940 nm band of sun photometer

[J]. Meteorological Science and Technology, 2001,29(3):12-17.

[本文引用: 1]

谷晓平, 王新明, 吴战平 , .

基于MODIS近红外数据的贵州高原大气水汽反演研究

[J]. 高原气象, 2009,28(2):446-451.

DOI:      URL     Magsci     [本文引用: 1]

<FONT face=Verdana>根据MODIS卫星第18和19波段的波段特征, 首先从理论上证明从这两个波段表观反射率的比值反演大气可降水量的可行性, 其次利用MODTRAN模型按照中纬度冬季和夏季两种大气模式对该比值与大气水汽的关系进行模拟, 并建立了反演大气水汽的公式。利用贵州地区高空探测数据对反演公式进行验证, 并与EOS发布的MODIS近红外水汽反演结果进行比较, 发现该公式的反演结果更接近实际探测的结果。由于在反演过程中不必考虑地表覆盖和反射率的差异, 摆脱了传统的根据查找表反演水汽的方式, 并且直接由18、 19波段表观反射率的比值计算大气可降水量, 相对于传统算法更易于业务化运行。</FONT>

Gu X P, Wang X M, Wu Z P , et al.

Retrieval of atmospheric water vapor using MODIS near infrared channel data in Guizhou Plateau

[J]. Plateau Meteorology, 2009,28(2):446-451.

Magsci     [本文引用: 1]

胡秀清, 黄意玢, 陆其峰 , .

利用FY-3A近红外资料反演水汽总量

[J]. 应用气象学报, 2011,22(1):46-56.

DOI:10.11898/1001-7313.20110105      URL     [本文引用: 1]

该文介绍了利用搭载在FY3A卫星上的中分辨率光谱成像仪(MERSI)的近红外(NIR)通道反演大气水汽总量(PWV)的方法。根据预先建立的查找表,大气水汽总量可以通过水汽通道与窗区通道的卫星测值相比反演得到。对MERSI近红外水汽通道灵敏度进行估算,结果表明:处于吸收带两翼的905 nm和980 nm通道对不同水汽量的敏感性表现比较接近,对较大水汽含量最为敏感;当水汽较弱时,强吸收的940 nm通道非常敏感。基于这3个通道对水汽含量敏感性的不同表现,采用3个通道水汽总量的加权平均值作为PWV产品的最终反演值。文中设计了水汽总量业务算法反演流程,并基于FY3A/MERSI最新观测资料进行晴空大气水汽总量的业务处理生成试验,顺利生成MERSI单轨道水汽总量产品及日拼图中国区域产品和全球产品,同时生成多天合成产品,产品反映出MERSI具有较好的近红外水汽探测能力。将卫星反演结果与探空数据进行初步比对检验,显示卫星反演值有20%~30%系统性偏低,需要进一步改进反演查找表。

Hu X Q, Huang Y B, Lu Q F , et al.

Retrieving precipitable water vapor based on the near-infrared data of FY-3A satellite

[J]. Journal of Applied Meteorological Science, 2011,22(1):46-56.

[本文引用: 1]

Bennouna Y S, Torres B , et al.

The evaluation of the integrated water vapour annual cycle over the Iberian Peninsula from EOS-MODIS against different ground-based techniques

[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2013,139:1935-1955.

DOI:10.1002/qj.2080      URL     [本文引用: 1]

The annual cycle of precipitable water vapour is inferred from the MODIS thermal infrared (IR) and near-infrared (NIR) satellite products under clear-sky conditions for the period 2002-2008 at 18 sites in the Iberian Peninsula, with the aim to evaluate the capabilities of both algorithms. The article presents these results in relation to ground observations using different techniques (GPS, sunphotometer, radiosounding), with a special emphasis on GPS. At all sites the annual cycle presents the typical shape with low values in winter (minimum approximate to 1 cm) and high values in summer (maximum approximate to 3 cm), and a smaller cycle amplitude at continental sites than at coastal sites. The satellite results clearly depict the north-south gradient, as well as singular patterns such as the July minimum characterizing the most southern stations. The differences in the monthly means with respect to ground observations are mostly underestimations, ranging between a few percent to 40%, being generally larger in winter than in summer. Overall, NIR performs better than IR, especially in the wintertime. However, NIR presents overestimations in summer that can reach up to 30%. The comparison results of the annual cycle appear much more heterogeneous within coastal than continental areas, in particular for the Mediterranean region. It was found that the performance of IR algorithm is strongly influenced by the seasonal variations, a dependence which is much weaker in NIR retrievals. The time-coincident comparison shows that best MODIS/GPS agreement is found for continental regions (r.m.s.approximate to 0.3) for both methods. The largest regression biases and rms differences are found at the Mediterranean sites. The influence of sampling in the evaluation of the MODIS annual cycle was shown to affect mainly winter values. Errors induced by the retrieval accuracy and those induced by sampling deficiencies sometimes add up or compensate each other partially or totally.

Mina M, Mehdi M, Mohammad R S .

Estimation and validation of atmospheric water vapor content using a MODIS NIR band ratio technique based on AIRS water vapor products

[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2014,7:1891-1897.

DOI:10.1007/s12517-013-0828-2      URL     [本文引用: 1]

Atmospheric water vapor validation needs simultaneous, well-defined, and independent information which are not easily available causing limitations in the development of remote sensing water vapor retrieval algorithms. This study is concerned with the retrieval of total atmospheric water vapor content and its validation. A band ratio method has been used to estimate the water vapor content based on Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Near InfraRed (NIR) data. The method uses MODIS bands 17, 18, and 19 as NIR bands and band 2 to remove the land cover reflectance. Furthermore, the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) has been used for both algorithm development and analysis of the results. The method has been modified to take into account the dry condition of the central parts of Iran. Using some various datasets, the method is implemented and evaluated quantitatively. The validation of the water vapor estimates has been undertaken by an analysis of AIRS data. The validation results shows error as low as 9 % for the estimated water vapor using the MODIS NIR band ratio method.

Chrysoulakis N, Kamarianakis Y, Xu L , et al.

Combined use of AIRS,AVHRR and radiosonde data for the estimation of spatio-temporal distribution of perceptible water

[J]. Journal of Geophysical Research, 2008,113(5):1-18.

DOI:10.1029/2007JD009255      URL     [本文引用: 1]

[1] In this paper, the atmospheric precipitable water (PW) was estimated by means of Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) thermal channels brightness temperature difference (0200T), over the broader area of Greece. The AVHRR derived 0200T was calculated in a grid of 5 0103 5 km cells; the corresponding PW value in each grid cell was extracted from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Level 2 product (near infrared algorithm). MODIS derived PW values were adjusted to the AVHRR overpass time by using PW rates of change. These rates were estimated from time series of radiosonde measurements, provided by four synoptic meteorological stations located in Athens, Thessaloniki, Heraklion and Izmir. Next, to estimate the relationship between adjusted PW and 0200T, a robust linear regression algorithm was applied. Since regression coefficients corresponded to the broader area of Greece, the regression relationship was applied to AVHRR data for the period 20010900092005, to predict the annual and seasonal variability of PW over the study area. Radiosonde derived PW values at the above synoptic stations were used to validate the AVHRR derived PW spatiotemporal distribution. A very good agreement between radiosonde and AVHRR derived PW values was observed since a RMSE of 0.46 cm was calculated using a validation data set that covered a five years period.

于秀丽 .

基于MODIS数据的大气水汽含量变化分析

[D]. 武汉:湖北工业大学, 2015.

[本文引用: 1]

Yu X L .

Analysis of Atmospheric Precipitable Water Vapor Change Based on MODIS Data

[D]. Wuhan:Hubei University of Technology, 2015.

[本文引用: 1]

陶玮, 刘峻峰, 陶澍 .

城市化过程中下垫面改变对大气环境的影响

[J]. 热带地理, 2014,34(3):283-292.

URL     Magsci     [本文引用: 1]

城市化发展,特别是下垫面特征的改变,对大气环境的外强迫是当前大气环境领域研究的热点问题。下垫面特征变化导致不同尺度气象场发生变化,而气象条件又决定着大气污染物的迁移转化。为了深入探讨这个问题,文章首先从3个方面总结了相关研究:1)城市气候的基本特征及其形成的内在机制;2)不同尺度下的城市污染气象学特征;3)定量描述城市下垫面地-气作用模式的相关进展。之后进一步综述了利用数值模式方法模拟城市化过程中下垫面变迁对大气环境(包括气象条件及空气质量)影响方面的研究进展。最后利用中尺度大气模式WRF/Chem和过程分析方法研究了中国东部地区城市下垫面扩张对臭氧(O3)和一氧化碳(CO)空间分布的影响。模拟结果显示:在人为源排放不变的情况下,城市下垫面扩张使得近地面和1~3 km高处的O3,以及距地面1~2 km高处的CO体积分数增大;但近地CO体积分数下降。

Tao W, Liu J F, Tao S .

Effects of urban underlying surface change on ambient atmospheric environment

[J]. Tropical Geography, 2014,34(3):283-292.

Magsci     [本文引用: 1]

吴俊杰, 宋开山, 刘志明 , .

基于MODIS数据的东北地区水汽含量反演

[J]. 中国农业气象, 2010,31(3):447-452.

DOI:10.3969/j.issn.1000-6362.2010.03.023      URL     Magsci     [本文引用: 2]

利用2008年6-8月的MOD IS数据,通过两通道比值法和三通道比值法反演了东北地区的大气水汽含量,为了对比研究这两种方法,本文结合探空实测数据对反演结果进行了精度验证。结果表明,两通道比值法更适合东北地区的大气水汽含量反演,反演结果与探空实测数据线性方程的决定系数为0.81。进一步比较代表林地、农田、草地的探空站的反演值与实测值,发现两通道比值法均优于三通道比值法,其中林地的反演精度最高(方程的R2=0.92)。最后,利用两通道比值法的反演结果和土地利用分类数据对大气水汽含量的空间分布状况进行了分析,表明在其他条件相似时,大气水汽含量与土地利用类型之间有密切联系,各土地利用类型平均大气水汽含量的大小顺序在不同时间大致相同,除旱田外,均表现出水体>水田>湿地>林地>草地>未利用地的变化规律,这与下垫面蒸散情况一致。

Wu J J, Song K S, Liu Z M , et al.

MODIS-based retrieval of atmospheric water vapor content in northeast China

[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2010,31(3):447-452.

Magsci     [本文引用: 2]

Giglio L, Descloitres J, Justice C O , et al.

An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS

[J]. Remote Sensing of Environment, 2003,87(2-3):273-282.

DOI:10.1016/S0034-4257(03)00184-6      URL     [本文引用: 1]

Experience with the first 2 years of high quality data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) through quality control and validation has suggested several improvements to the original MODIS active fire detection algorithm described by Kaufman, Justice et al. [Journal of Geophysical Research 103 (1998) 32215]. In this paper, we present an improved replacement detection algorithm that offers increased sensitivity to smaller, cooler fires as well as a significantly lower false alarm rate. Performance of both the original and improved algorithm is established using a theoretical simulation and high-resolution Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) scenes. In general, the new algorithm can detect fires roughly half the minimum size that could be detected with the original algorithm while having an overall false alarm rate 10鈥100 times smaller.

姜立鹏, 覃志豪, 谢雯 .

针对MODIS近红外数据反演大气水汽含量研究

[J]. 国土资源遥感, 2006,18(3):5-9.doi: 10.6046/gtzyyg.2006.03.02.

URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>遥感反演大气水汽含量对进行天气预报、遥感大气校正、气候变化及水循环等研究具有重要意义。首先,通过对大气辐射传</p><p>输方程的推导,改进了三通道算法; 然后,模拟了在不同传感器视角条件下,大气水汽含量与MODIS 17、18、19通道大气透过率之</p><p>间的关系,解决了传感器视角问题,提出了针对MODIS数据的大气水汽含量计算方法; 最后,在IDL 6.0环境下,编程实现了该方法</p><p>,并对2003年6月14日的一景图像进行了反演,结果表明,本文提出的方法是可行的。</p>

Jiang L P, Qin Z H, Xie W .

Retrieving atmospheric water vapor from MODIS near infrared data

[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2006,18(3):5-9.doi: 10.6046/gtzyyg.2006.03.02.

Magsci     [本文引用: 1]

Gao B C ,Geotz A F H.

Column atmospheric water vapor and vegetation liquid water retrievals from airborne imaging spectrometer data

[J]. Journal of Geophysical Research, 1990,95(4):3549-3564.

DOI:10.1029/JD095iD04p03549      URL     [本文引用: 2]

High spatial resolution column atmospheric water vapor amounts were derived from spectral data collected by the airborne visible-infrared imaging spectrometer (AVIRIS), which covers the spectral region from 0.4 to 2.5 0204m in 10-nm bands and has a ground instantaneous field of view of 20010320 m from an altitude of 20 km. The quantitative derivation is made by curve fitting observed spectra with calculated spectra in the 1.14-0204m and 0.94-0204m water vapor band absorption regions using an atmospheric model, a narrowband spectral model, and a nonlinear least squares fitting technique. The derivation makes use of the facts that (1) the reflectances of many ground targets vary approximately linearly with wavelength in the 0.94- and 1.14-0204m water vapor band absorption regions, (2) the scattered radiation near 1 0204m is small compared with the directly reflected radiation when the atmospheric aerosol concentrations are low, and (3) the scattered radiation in the lower part of the atmosphere is subjected to the water vapor absorption. The technique is directly applicable for retrieving column water vapor amounts from AVIRIS spectra measured on clear days with visibilities 20 km or greater. The precision of the retrieved column water vapor amounts from several data sets is 5% or better. Based on the analyses of an AVIRIS data set that was acquired within an hour of radiosonde launch, it appears that the accuracy approaches the precision. The derived column water vapor amounts are independent of the absolute surface reflectances. It now appears feasible to derive high spatial resolution column water vapor amounts over land areas from satellite altitude with the proposed high resolution imaging spectrometer (HIRIS). Curve fitting of spectra near 1 0204m from areas covered with vegetation, using an atmospheric model and a simplified vegetation reflectance model, indicates that both the amount of atmospheric water vapor and the moisture content of vegetation can be retrieved simultaneously because the band centers of liquid water in vegetation and the atmospheric water vapor are offset by approximately 0.05 0204m.

王妍 .

基于DEM地形信息提取与景观空间格局分析

[D]. 重庆:西南大学, 2006.

[本文引用: 1]

Wang Y .

Landform Information Obtains and Landscape Spatial Pattern Analysis based on DEM

[D]. Chongqing:Southwest University, 2006.

[本文引用: 1]

李秀芬, 郑有飞, 于瑛楠 , .

基于MODIS数据的黑龙江省大气水汽含量反演

[J]. 中国农业气象, 2008,29(2):205-207.

DOI:10.3969/j.issn.1000-6362.2008.02.023      URL     Magsci     [本文引用: 1]

利用两通道比值法、三通道比值法和姜立鹏等改进的三通道算法,应用MODIS影像资料进行黑龙江省大气水汽含量的反演,并结合探空实测数据进行反演精度验证。结果表明,两通道比值法的反演结果最好,计算结果与实测数据间相关系数为0.9664,三通道比值法的反演结果次之,相关系数为0.939,姜立鹏等改进的三通道算法的反演结果最差,相关系数仅为0.8385;用两通道算法反演的大气水汽含量的时间变化特征与黑龙江省季节性气候变化特征相符,空间变化特征与水体上空水汽总量大于陆地上空水汽总量的实际情况相一致。由此可见,两通道比值法是适合黑龙江省大气水汽含量遥感反演的方法。

Li X F, Zheng Y F, Yu Y N , et al.

Retrieval of vapor content of atmosphere based on MODIS data in Heilongjiang Province

[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2008,29(2):205-207.

Magsci     [本文引用: 1]

翟墨, 原帅 .

基于EOS/MODIS的黑龙江省大气可降水量反演方法研究

[J]. 黑龙江气象, 2016,33(3):20-22.

URL     [本文引用: 1]

本文以大气水汽反演为中心,将双通道和三通道反演算法应用于实际的黑龙江省MODIS影像中,通过对多个通道多组数据反演结果的分析和验证,证实利用该算法反演大气水汽是切实可行的,所获结果反映了实际水汽分布的大致规律。

Zhai M, Yuan S .

Analysis of EOS/MODIS-based method for retrieving precipitable water over Heilongjiang Province

[J]. Heilongjiang Meteorology, 2016,33(3):20-22.

[本文引用: 1]

刘玉洁, 杨忠东 . MODIS遥感信息处理原理与算法[M]. 北京: 科学出版社, 2000.

[本文引用: 1]

Liu Y J, Yang Z D. The Theories and Algorithms for MODIS Data Processing[M]. Beijing: Science Press, 2000.

[本文引用: 1]

中国天气网.

2015年7月气候影响评价

[EB/OL].[ 2015- 08- 03]. .

URL     [本文引用: 1]

Weather China.

Assessment of climate impact in July 2015

[EB/OL].[ 2015- 08- 03]. .

URL     [本文引用: 1]

孟宪红, 吕世华, 张宇 , .

基于MODIS数据的金塔绿洲上空水汽含量反演研究

[J]. 水科学进展, 2007,18(2):264-269.

DOI:10.3321/j.issn:1001-6791.2007.02.019      URL     Magsci     [本文引用: 1]

2004年夏季,选择天气状况较好的时段在金塔县施放探空气球,采集高空温、压、湿等气象要素计算整层大气水汽含量。同时选取EOS-MODIS遥感资料近红外波段,反演整层大气水汽含量。反演结果与实测结果对比表明:最大相对误差为8.02%、最小相对误差为0.70%,平均相对误差为4.5%,反演结果可信。从绿洲上空水汽含量区域分布及沿着探空站南北向和东西向剖面看,水汽含量在空间分布上存在较大差异。戈壁沙漠上空水汽含量相对较少,绿洲上空水汽含量相对较大;绿洲边缘或通过沙漠的窄长护林带、河流以及水渠附近,存在着影响绿洲稳定和发展的“晒衣绳效应”。

Meng X H, Lyu S H, Zhang Y , et al.

MODIS-based reversion of atmospheric water vapor content over Jinta Oasis

[J]. Advances in Water Science, 2007,18(2):264-269.

Magsci     [本文引用: 1]

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