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FY-2静止卫星监测雾的方法研究

张文刚  魏鸣  
【摘要】:雾是一种灾害性天气,具有出现几率高、发生范围广、危害性大等特点,经常造成高速公路封闭、航运中断,甚至会造成人员伤亡、财产损失等严重灾情,雾对人体健康、供电线路、农业生产等也有严重影响。雾的监测方法有两种,常规监测方法和利用气象遥感资料(包括卫星和雷达资料)进行监测。常规的监测方法受到观测站点的分布及观测时间的限制,难以准确获取雾的强度和范围信息;而气象卫星具有覆盖范围大、观测波段多、观测频次高、信息源可靠、直接投入成本低的优点,利于雾的实时动态监测。风云二号气象卫星是我国第一代静止气象卫星,共发射了五颗卫星,目前在轨运行的是D、E两颗卫星。卫星共有5个观测波段,可见光、分裂窗、中红外和水汽通道,空间分辨率为5Km,每一小时(半小时)观测一次,汛期为每半小时(15分钟)一次。雾在气象卫星大部分波段的光谱特征具有一定的特殊性,可以根据这些特征对雾进行监测研究。夜间,在11μm波长,雾的比辐射率接近1,类似黑体,但是在3.7μm波长,雾的比辐射率明显小于1,而透明低云及地表等在两个波长的比辐射率却近似相等,因此雾在夜间的亮度温度在热红外波段要高于中红外波段,而地表、海洋及透明低云在这两个波段的亮度温度却大致相等;由于中红外波段在白天增加了反射辐射,而雾的反射率要远远高于地表,所以雾的亮度温度在热红外波段要远远小于中红外波段,其亮温差也小于地表、海洋及透明低云。考虑到雾的生消时间短、覆盖范围广、而且多发生于凌晨,利用风云二号气象卫星进行了雾的监测,充分发挥风云二号气象卫星覆盖范围大、时间分辨率高的优点,进行了雾的连续性动态监测,并针对雾的发生、发展及消亡进行了研究,总结得到了雾的一般监测流程和监测阈值,并将监测时段分为了两部分,日出之前和日出之后,便于使用可见光资料进行更为精确的监测。根据得到的监测流程和监测阈值,利用2007年12月18日—21日的风云卫星数据对华北、华东地区一次大范围的雾天进行了监测,取得了良好的效果,通过与测站数据进行比对,监测精度达到了76.6%。

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