地基35通道微波辐射计观测资料的初步分析
北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析
北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析王婷婷;王迎春;张文龙【摘要】利用北京城区两部地基微波辐射仪资料,结合自动站、加密探空和雷达等局地非常规观测资料,对北京地区2008年8月14日"湿雷暴"(强降水伴有雷电)和24日"干雷暴"(强雷电伴有弱降水)过程发生前的局地环境大气温湿廓线特征进行对比分析.研究结果表明:1)干湿雷暴发生前大气层结明显不同.湿雷暴探空层结曲线呈"漏斗"型,低层暖湿、高层冷干,有利降水产生;雷暴发牛前不稳定能量较高,无对流抑制能,具有较强的热力不稳定.干雷暴探空层结曲线呈"倒V字"型,低层干、中层有浅薄弱逆温,不利于降水产生:对流抑制能较大,对流发展需要有较强抬升力.2)两次过程对流不稳定能量积累和释放方式不同.湿雷暴不稳定能量缓慢积累并逐渐释放,大气层结由不稳定逐渐趋于稳定.于雷暴过程则相反,不稳定能量快速积累并迅速释放,产生强雷电.3)大气中低层水汽密度和液态含水量快速增长对强降水具有一定的指示意义.降水发生前,湿雷暴的湿垂直廓线发生明显变化,从地面到3 km,水汽密度比干雷暴约高4 g·m-3,液态水含量在3-6 km激增.干雷暴则相反,湿垂直廓线无明显变化,各层液态水含量不超过0.1 g·m-3.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2011(030)001【总页数】8页(P11-18)【关键词】地基微波辐射仪;干雷暴;湿雷暴;热力不稳定;垂直廓线【作者】王婷婷;王迎春;张文龙【作者单位】吉林省气象台,长春,130062;北京市气象局,北京,100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089【正文语种】中文【中图分类】P413众所周知，雷暴形成的环境物理条件，主要包括抬升力、水汽和不稳定层结。
其中，水汽和不稳定层结条件可认为是形成雷暴天气的内因，抬升力条件是外因。
地基微波辐射计资料同化对一次特大暴雨过程影响的数值试验研究
地基微波辐射计资料同化对一次特大暴雨过程影响的数值试验研究王叶红;赖安伟;赵玉春【摘要】基于暴雨中尺度数值预报模式AREMv2.3和三维变分同化系统GRAPES-3DVAR,以2008年7月22日08时至23日08时发生在我国东部地区的一次特大暴雨过程为例,研究了荆州、咸宁、常德3部地基微波辐射计反演的相对湿度廓线资料同化对降水预报的影响.结果表明:1)同化荆州、咸宁、常德3部微波辐射计反演的相对湿度廓线资料后,模式对降水落区预报改进不明显,但对降水强度预报改进明显,24 h降水最大增幅为45mm;2)分别同化荆州、咸宁、常德微波辐射计湿度廓线资料,降水强度模拟均有所改进,24 h降水最大增幅分别达到42、10、24mm;3)单站及两站微波辐射计资料同化均对降水强度预报有所改善,但不及对3部微波辐射计资料同时同化的结果,这表明同化的中尺度水汽场信息越多,初始场的质量越高,降水模拟效果越好;4)对上述暴雨过程而言,荆州微波辐射计湿度廓线资料同化对降水强度预报改进贡献最大,常德站次之,咸宁站作用最不明显.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2010(029)003【总页数】7页(P201-207)【关键词】资料同化;暴雨;微波辐射计;相对湿度廓线【作者】王叶红;赖安伟;赵玉春【作者单位】中国气象局武汉暴雨研究所,武汉,430074;中国气象局武汉暴雨研究所,武汉,430074;中国气象局武汉暴雨研究所,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】P413地基微波辐射计具有受云雨雾影响小，无人值守，全天候和全天时工作，有一定穿透能力，可获得连续、客观、定量监测的优势，使其越来越多地受到世界各国的重视，并被广泛应用于各个领域；同时，地基微波辐射计还具有测量大气水汽和云液态水垂直积分量及分布的能力；此外，利用多频率微波辐射计测量温度廓线、通过微波辐射计的扫描观测来获得边界层的温度廓线、辐射计的角扫描观测来研究云的结构等，也是地基微波辐射计所具有的强大功能[1-3]。
微波辐射计在西安一次强对流天气过程的分析应用
微波辐射计在西安一次强对流天气过程的分析应用雷连发;陈婷;杨柳;朱磊;陈瑞;程桂玉;秦江【摘要】本文利用地基多通道微波辐射计和大气对流参数对西安2017年7月28日晚上一次强降雨过程的大气状态进行了分析.通过利用微波辐射计观测数据计算分析了对流有效势能(CAPE)、KI指数和对流凝结高度(LCL)等多个常用的对流参数以及各参数在强降水发生过程前的变化特征.结果表明通过微波辐射计观测数据计算得到的强对流参数之间具有很好的相关性,很好的反应了强对流天气的水汽、稳定度和云的发展变化过程,这对强对流天气的预警预报具有指示作用.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】4页(P63-66)【关键词】微波辐射计;强对流天气;对流有效势能;KI指示;抬升凝结高度【作者】雷连发;陈婷;杨柳;朱磊;陈瑞;程桂玉;秦江【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN970 引言强对流天气是气象学上所指的发生突然、移动迅速、破坏力极大的灾害性天气，主要发生于中小尺度天气系统，空间尺度小，生命史短暂并带有明显的突发性，暴雨的发生伴随着明显的局地性[1]。
强降水尽管次数不多，但是近年来突发的强降水一般强度大，时间短，一旦发生就会造成严重的影响[2-3]。
强对流天气发生发展过程中常常通过一些动力学、大气热力学等强对流参数进行分析。
MP-3000型地基微波辐射计探测性能分析
197中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.09 （下）探空是测量大气温度、气压、风和水汽等廓线的最基本方法，但在测量精度、费用以及时间连续性等方面存在诸多局限性。
随着气象服务领域的扩展，气象业务越来越需要时空密度更大、实时性更强的探空资料，但是目前我国气象探空站仍然以传统的定时、定点的氢气球探空为主，这种观测方式所获得的探空资料具有较高的代表性和可信度，但是由于气球漂移存在误差，同时，因为存在单次探空成本相对较高和单次探测时间持续较长等不足，无法24h 连续获得探空数据。
地基微波辐射计是一种新型被动遥感探测设备，具有高时间、空间分辨率、高灵敏度特点，能够实现全天候实时测量和无人值守工作。
Ware 等对微波辐射计和探空资料进行了对比，指出在数值预报中微波辐射计与探空资料具有同等的准确性。
刘红燕等分析讨论了微波辐射计、无线电探空和GPSMET 三种测量水汽技术间的差异，得出各个小时水汽与温度的相关系数都按照秋、春、冬、夏的顺序递减的结论。
为此，本文利用2016年南京微波辐射计和同址探空站探测资料，开展了MP-3000型地基微波辐射计探测资料与该站探空站资料的对比分析研究。
1 仪器与资料探空观测采用L 波段高空气象探测系统。
每日探测2次，MP-3000型地基微波辐射计探测性能分析周晨1，张军2，乔贺3（1.江苏省气象局，江苏 南京 210008；2.南京市气象探测中心；3.江苏省气象探测中心，江苏 南京 210008）摘要：本研究利用南京MP-3000型地基微波辐射计与L 波段高空气象探测系统2016年逐日探测的温湿度数据进行对比分析。
结果表明：微波辐射计与探空测量温、湿度具有较好的相关性和一致性，两者观测58层高度的温度、相对湿度的相关系数分别为0.98、0.59和0.86，均达到0.01显著性水平。
关键词：微波辐射计；温度；相对湿度；对比分析中图分类号：P407.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）09（下）-0197-02探测时间为07时和19时(北京时)，采集0～30000m 资料，获得连续各个高度的气压、温度、露点温度、相对湿度等。
RPG-HATPRO地基多通道微波辐射计的使用与维护
RPG-HATPRO地基多通道微波辐射计的使用与维护刘敏;李礼;许丽萍;余家燕;刘萍【摘要】The RPG-HATPRO multi-channel ground based microwave radiometer is a kind of vertical atmospheric remote sensing temperature and humidity profiler .It utilizes atmospheric attenuation charac-teristics to inverse atmospheric temperature ,humidity ,water vapor density and liquid water profiles of both boundary layer and troposphere by means of neural network algorithm .It can provide comprehensive atmospheric observations and help for air quality forcasting and warning studies .This paper introduced the structure of the instrument ,principles of measurement ,operating procedures and common maintenances , based on practical using experiences .%RPG - HATPRO 地基多通道微波辐射计是一款大气垂直遥测的温度和湿度廓线仪，通过神经网络算法利用大气衰减特征分析反演边界层和对流层大气的温度、湿度、水汽密度及液态水廓线，为大气环境综合观测及空气质量预报预警提供综合分析手段。
根据实际使用经验，对 RPG - HATPRO 地基多通道微波辐射计的仪器结构、测量原理、工作流程和运行维护等方面进行了介绍和总结。
基于微波辐射计对呼和浩特市一次r冰雹天气过程的观测分析
基于微波辐射计对呼和浩特市一次r冰雹天气过程的观测分析许志丽;史金丽【摘要】利用呼和浩特市35通道MP-3000A微波辐射计探测资料对2016年6月9日呼和浩特市一次冰雹天气过程进行监测分析.分析结果表明:高层干冷空气与中低层西南暖湿气流交绥形成的"上干、下湿"的湿度垂直结构分布以及中低层的水汽供应为冰雹天气的发生与维持提供了不稳定层结结构和水汽条件;IWV、ILW在降雹前均迅速增长、在降雹开始后均迅速减小,降雹前上升气流将低层的热量向高层输送,使0、-10、-20℃层抬升,中低层出现明显的增温现象,且冰雹发生在液态水含量分布的深厚大值区,冰雹形成过程中会消耗0℃以下的累积液态水;微波辐射计资料计算的K、TT、SI三种不稳定指数均能较好的反应冰雹天气过程的大气层结稳定度状态,对冰雹天气的预警有一定的指示意义.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P15-19)【关键词】微波辐射计;冰雹;温度;相对湿度;液态水【作者】许志丽;史金丽【作者单位】内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】P458.1+21.2微波辐射计是利用大气自然辐射的微波信号连续的探测大气中的温度、湿度、液态水含量等大气信息，是一种被动式的微波遥感仪器，因其高时间分辨率、高精度以及可以长时间无人值守等工作优点而在大气廓线探测[1-4]、云与降水研究[5-9]、人工影响天气作业[10-14]等方面得到广泛的研究应用。
冰雹天气过程发展迅速，持续时间短，具有较强的局地性，许多学者利用雷达、卫星等资料分析冰雹天气过程，了解冰雹发生过程中的动力、热力等特点以及冰雹的形成机制。
微波辐射计可以连续观测强天气过程中大气中温度、湿度和液态水含量以及云中水相变趋势，从而可以分析冰雹云发展过程中的微物理变化特征，因而被逐渐开始引用于强对流天气过程的分析应用中，如廖晓农等[15]使用微波辐射计观测资料对2006年北京地区罕见的雷暴、大风天气分析，揭示其发生的环境条件。
地基微波辐射计观测网建设方案
地基微波辐射计观测网建设方案作者：陈后财任雍来源：《电子技术与软件工程》2017年第05期摘要 QFW-6000型地基微波辐射计作为大气观探测、天气监测新型仪器装备，凭借其高时空分辨率、高探测精度、全天候、数据产品丰富、直观、实时、连续等优点，成为遥感大气温度、湿度、云液态水廓线的有力工具，在气象、环保、航空、测控等诸多领域广泛使用。
本文提出了地基微波辐射计组网观测方案架构，本方案不仅适用于业务应用中的辐射计设备，还适用于观测网中其他设备，甚至对整个业务观测网络的建设也具有参考意义。
【关键词】微波辐射计强对流天气组网观测1 引言按照中国气象局的发展战略和省市气象局的部署，以及地区性的农业经济发展规划，气象工作的重点之一应是增强灾害性天气监测预警能力，提高中短期天气预报准确度，为防灾减灾、大气环境保护、农业保障和资源开发利用，生态系统平衡等方面提供优质气象服务。
温度、相对湿度、液态水廓线（0～20km高空）是描述大气热力状态的基本参数，实时探测温度、相对湿度、云液态水分布及其变化，对于数值天气预报和气候变化研究以及各种气象保障工作，都是必不可少的。
QFW-6000型地基微波辐射计作为大气观探测、天气监测新型仪器装备，凭借其高时空分辨率、高探测精度、全天候、数据产品丰富、直观、实时、连续等优点，成为遥感大气温度、湿度、云液态水廓线的有力工具，在气象、环保、航空、测控等诸多领域广泛使用。
尤其是诊断分析得到的一系列连续的大气热力学参数、预报指标，对雾霾的监测治理、人工影响天气、区域水资源的评估、航空气象保障以及对雷暴、冰雹、暴雨等强对流极端天气的研究有很好的指示作用，为灾害性天气预报、预警提供数据依据，为相关决策部门制定防灾、减灾预案提供数据支持。
目前，河北地区计划在唐山、廊坊、沧州、衡水、邯郸等地投入使用有5台地基微波辐射计。
为充分发挥仪器设备的功效，有效利用其数据资源，使河北地区各市、区气象预报保障、短时及临近预报、灾害性天气预警、人工影响天气、防雷、消雹等气象预报业务及相应的决策部门，都能够及时、准确地利用5台地基微波辐射计的数据资源，实现互联互通、资源共享、有效决策，有必要对现有地基微波辐射计的安装运行、观测分析数据的存储、传输、共享以及产品信息的发布等进行规范统一，使其网络化、系统化。
辐射计观测方法和数据使用分析报告
性能指标 <500K (所有天线) 1.0K 内置狄克开关和外部液氮 内置狄克开关和标准噪声 天空倾动定标 <0.05K <-30dB 0~350K -30°~45° 0~360° -90°~90° 8.20m <3KW 5KW
高度角的定义：水平方向观测时为 0°，向上转动辐射计的角度为正值，向 下为负值；方位角的定义：以大车车头方向为 0°，俯视图中的顺时针方向转动 角度增加(图 1-2)。
图 1-6 水面微波亮温实测与模拟对比结果（图中蓝色线为模拟值，虚线为 V 极 化模拟值，实线为 H 极化模拟值；红色方形为 V 极化测量值，红色圆圈为 H 极 化测量值）
2 车载微波辐射计观测标准
以往利用辐射计进行微波辐射特征观测试验时， 均采用的是单次观测的方法。 卡车和辐射计位置不变获取地表辐射亮温， 然后平均得到辐射计的观测亮温数据。 但是在这种观测方法存在很大的偶然性，观测得到的数据说服力不够。与测量其 它地表参数一样， 采用多次测量取平均的方法能够减小这种偶然性，从而更好的 表现观测目标的微波辐射特征。基于以上考虑，制定了辐射计的观测方法如下：
2.3 注意事项
1) 打开辐射计前，一定先要确认已经将 UPS 打开。以保证外部电源断开后，能 够临时用 UPS 供电，从而避免仪器因为突然断电而损伤。 2) 当设置辐射计转动至某一高度角和方位角时，一定注意观察辐射计的转动方 向，以防止由于人为设置的错误而使辐射计转动到非常规的角度。当出现转 动角度错误时，请立即关闭辐射计的电源开关，重新检查设置的角度。 3) 升高辐射计时，注意观察辐射计液压平台周围情况，保证一切安全后才可操
8m
Footprint 1
20m RADIOMETER
Footprint 2
地基多通道微波辐射计在大气遥感中的应用
地基多通道微波辐射计在大气遥感中的应用雷连发;马若飞;朱磊;程桂玉;陈瑞;秦江【摘要】地基多通道微波辐射计可实时探测大气微波辐射亮温并反演出大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线等.本文主要介绍了自主研制的地基多通道微波辐射计以及数据反演方法,同时将微波辐射计反演的大气参数与探空资料对比分析了反演精度,结果表明微波辐射计观测反演大气温度、湿度和液态水廓线具有很好的精度.同时辐射计可实时精确的探测反演大气边界层逆温,能够很好的探测到地表辐射逆温的强度和逆温厚度,这对研究大气边界层有着重要作用.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】6页(P11-16)【关键词】微波辐射计;人工神经网络算法;逆温【作者】雷连发;马若飞;朱磊;程桂玉;陈瑞;秦江【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100;西安电子工程研究所西安710100;北方天穹信息技术(西安)有限公司西安710100【正文语种】中文【中图分类】P412.290 引言地基多通道微波辐射计采用全被动接收方式工作，无需对外发射电磁信号即能实时获得高时空分辨率的大气温湿廓线，积分水汽和液态水等参数，在气象探测、数值天气预报、人工影响天气、通讯和军事等领域有着重要的作用[1-2]。
传统大气探测是通过探空气球、火箭和航天飞机等设备携带传感器直接探测，这些手段不仅昂贵而且很难获取实时连续的观测数据，不利于大气参数的实时监测和分析。
微波辐射计作为一种新型的被动遥感设备在大气探测领域得到了越来越多的应用。
MP-3000A型地基微波辐射计探测性能及其在乌鲁木齐降水天气中的初步应用
MP-3000A型地基微波辐射计探测性能及其在乌鲁木齐降水天气中的初步应用杨莲梅;李霞;赵玲;王世杰【期刊名称】《干旱气象》【年(卷),期】2013(031)003【摘要】利用乌鲁木齐MP-3000A型35通道地基微波辐射计与L波段高空气象探测系统2010年逐日探测的温湿度,分析微波辐射计探测温湿度性能及其在降水天气中的特征.结果表明:微波辐射计与探空测量温、湿度具有很好的相关性和一致性,两者观测58层高度的温度、相对湿度、水汽密度和整层可降水量的相关系数分别为0.99、0.74、0.92和0.94,均达到0.01显著性水平.10 km以下垂直廓线分析表明:微波辐射计测量的温度值均小于探空测量值,相对湿度和水汽密度大于探空测量值,存在系统误差.可降水量偏差冬季最小,夏季最大.降水发生时两者探测的温湿度廓线变化趋势一致,温度和2000m以上水汽密度受降水天气影响相对较小,微波辐射计能较好地反映大雨和暴雨天气发生和结束过程中热力和水汽参数的时空分布和剧烈变化特征.【总页数】9页(P570-578)【作者】杨莲梅;李霞;赵玲;王世杰【作者单位】新疆维吾尔自治区气象台,新疆乌鲁木齐830002;中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,新疆乌鲁木齐830002;中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,新疆乌鲁木齐830002;中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,新疆乌鲁木齐830002;中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,新疆乌鲁木齐830002【正文语种】中文【中图分类】P407.7【相关文献】1.利用地基微波辐射计反演兰州地区液态云水路径和可降水量的初步研究 [J], 黄建平;何敏;阎虹如;张北斗;闭建荣;靳秦建2.MP-3000A型地基微波辐射计的资料质量评估和探测特征分析 [J], 韩珏靖;陈飞;张臻;赵云武3.MP-3000A型地基微波辐射计在乌鲁木齐探空站的辅助性探测研究 [J], 姚作新;吕鸣;贺晓东;赵玲;刘振新;喻辉4.MP-3000A型微波辐射计气温、湿度的适用性评估 [J], 赵美艳;余君;蒋镇5.地基微波辐射计资料在乌鲁木齐机场冻降水天气中的应用 [J], 孙少明;张茜;朱雯娜;王楠楠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地基微波辐射计对乌鲁木齐暴雨天气过程的观测分析
地基微波辐射计对乌鲁木齐暴雨天气过程的观测分析王健;吕新生;赵克明;崔彩霞;刘惠云【摘要】As a new type of atmospheric detecting instrument,the Microwave Radiometer MP-3000A is capable of detecting temperature,relative humidity and water vapor and liquid water profile with high resolution from ground to 10 km altitude.Based on the Microwave Radiometer observation data on May 1,2011,this paper presents the variation of vapor density and liquid water content before and after the precipitation.The findings show that precipitation was closely correlated with water vapor density and liquid water content.And atmospheric precipitable water generally remained 25mm.The possibility of precipitation increases when atmospheric precipitable water value was over 50mm and liquid water content increases significantly.Precipitation happened within two to three hours when liquid water content did not fall back to 0.0mm after precipitation.Therefore,the study of atmospheric water vapor density and liquid water content detected by microwave radiometer will help improve the precision of short-term forecasting and nowcasting.%MP-3000A是一种新型大气探测仪器,可以连续得到从地面到10 km高度上高分辨率的温度、相对湿度、水汽廓线以及液态水廓线。
微波辐射测量基础知识
微波辐射测量基础知识（为方便查询，以词条的形式展现）一、引论1、微波：频率为300MHz-300GHz的电磁波，即波长在1m(不含1m)到1mm之间的电磁波。
2、微波辐射测量学：又称为被动微波遥感，是关于微波频段内非相干辐射电磁能量的一门科学和技术。
3、遥感应用微波的三个理由：（1）微波具有穿透云层和在某种程度上穿透雨区的能力，不依赖于太阳作为辐射源；（2）比光波能更深入地穿入植被；（3）用微波可得到与用可见光、红外波段可得到的信息不同。
三者结合运用，能更好更全面地分析研究对象。
二、被动微波遥感的电磁学基础1、电导率：是电阻率的导数σ=1/ρ。
其物理意义表示物质导电的性能，电导率越大，导电性能越强。
2、介电常数：又称电容率，符号ε。
介电常数是被动微波遥感的一个重要物理参数。
特此做详尽说明。
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。
则介质介电常数ε=εrε0，其中，ε0是真空绝对介电常数。
对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。
在一些工具书或学术文献上的解释：指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。
介电常数愈小绝缘性愈好。
空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 83.83。
3、波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面。
4、平面波：等相位面为无限大平面的电磁波。
5、均匀平面波：等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变的平面波。
其电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向（TEM 波）。
6、电磁波的三种重要模式：7、时谐电磁场：如果场源以一定的角频率随时间呈时谐（正弦或余弦）变化，则所产生电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。
这种以一定角频率作时谐变化的电磁场，称为时谐电磁场或正弦电磁场。
利用地基双频段微波辐射计遥感宁夏大气汽态水含量
利用地基双频段微波辐射计遥感宁夏大气汽态水含量赵维忠;孙艳桥;桑建人;翟涛【摘要】利用2008年5月5日-9月28日地基双频段微波辐射计在宁夏飞机人工增雨基地的探测资料,分析了汽态水含量逐月和逐时统计特征及不同天气背景下的变化规律,以及汽态水含量降水前后的变化特征,并得出了初步结论.其中,9月22日的降雨个例分析表明,降雨前2h汽态水含量Q值开始增大,随后有所降低,降雨前30 min汽态水含量Q值迅速增大,开始降雨时达最大值;同时,发现在云状、总云量、低云量大致相同的情况下,Q值在降雨前比降雨后大1倍左右.【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2011(010)001【总页数】6页(P7-11,19)【关键词】微波辐射计;汽态水含量;人工增雨【作者】赵维忠;孙艳桥;桑建人;翟涛【作者单位】宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏,银川,750002;宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏,银川,750002;宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏,银川,750002;宁夏气象防灾减灾重点实验室,宁夏,银川,750002【正文语种】中文【中图分类】P401云和降水对微波的吸收具有连续性的特性.除了水汽的几个强微波吸收带外，云和降水对微波的吸收和辐射要比晴空大气强得多，加上其微波辐射特征与云和降水的特性参量之间的明确定量关系，构成了微波遥感云和降水的原理依据.微波辐射计是微波遥感的接收装备，可探测大气本身发射的微波辐射信号，并基于这些信号的特征及其在大气中的传输规律，反演大气水汽、降水等天气要素[1].国内外多年研究资料表明，地基微波辐射计探测晴天和非降水云天的水汽和云液态水的原理、方法和实验技术已经成熟[1-8].地基微波辐射计探测水汽总量的精度可与探空相比，并具有无人值守、高时间分辨率、连续长时间工作等优于探空和卫星探测的优点，从而对云降水物理及人工影响天气的研究提供有力的监测手段.20世纪80年代初，地基微波遥感技术在国际上开始应用于云物理研究中.1984—1985年Heggli Mark等人[2]利用地基微波辐射计对美国西部内达华山脉上空云系的液态水进行了连续跟踪遥测；1988年，Warner[3]对微波辐射计测量液态水精度进行了研究，确认了其可行性，从而为测量大气中的汽态及液态水的连续分布开辟了新的途径；1990年后，我国很多气象学家对此方面的研究也取得了一些进展.朱元競等[4]连续监测河北省的大气总含水量和云中液态水积分含量，为地基微波辐射计应用于人工影响天气领域提供了技术条件；段英[5]等根据1992—1994年4—6月间利用双通道微波辐射计连续监测的资料，分析了晴空、有云无雨两种天气条件下大气中垂直积分汽态、液态水的分布特征，并与国外某些观测结果进行比较后得出结论，提出了自然云系中垂直液态水含量值的大小与季节及其对应的天气条件关系较大，而与观测点所在的地理位置的不同关系不大；雷恒池[6]等利用1997年8—11月双通道微波辐射计在陕西对降水云系进行探测，认为降雨开始前，云中水汽含量和垂直路径积分液水含量均有跃增现象，提出人工增雨最佳作业区；王黎俊[7]等利用2003年以及2004年夏、秋季在青海省河南县的地基双频道微波辐射计连续观测资料，分析了黄河上游河曲地区的云水特征，并进行了降水预测及人工增雨作业指标的探讨；李铁林[8]等分析了2005年4月双频地基微波辐射计在河南新乡观测的不同云系影响下大气垂直积分含水量和云中液水含量的演变特征，提出降水开始之前，水汽含量Q值有明显波动，液态水含量L值也有明显增加，一般增大至0.4 mm时即出现降水.在宁夏，微波辐射计遥测大气中的垂直积分汽态水含量和液态水含量等方面的研究尚属空白，因此，研究微波辐射计遥测资料，探讨宁夏地区上空云水资源分布状况和变化规律，以期发展和完善宁夏人工增雨工作和大气物理研究的理论依据.汽态水含量作为大气物理研究中一个重要物理量，在人工增雨潜力和云水资源开发研究中发挥着至关重要的作用，本文主要针对宁夏地区汽态水含量的分布特征展开初步分析.1 探测仪器及资料处理“HDFR-C”型双频段微波辐射计工作主频采用23.87 GHz和 31.65 GHz频段，可 0～90°仰角、360°全方位观测，工作环境温度为－25℃~＋55℃，方位、仰角的控制采用细分步进电机，探测时间步长为1 s，数据采集、探测采用一台计算机控制，理论上可24 h连续观测.2008年5月5日—9月28日，利用“HDFR-C”型双频段微波辐射计在宁夏飞机人工增雨基地二号楼楼顶（北纬38.37°,东经106.43°，海拔高度1 103 m，向西500 m为黄河，向东2 km为毛乌素沙漠）仰角设为90°进行遥感探测，并取得了一系列垂直积分汽态水含量资料，因目前雨水对微波辐射计探测结果的影响还没有有效的订正方法，在对资料统计分析处理过程中，对照人工增雨基地自动气象站降水资料，剔除了降雨时段以及降雨后顺延1 h的资料，以保证资料的可靠性.2 大气中汽态水含量的统计特征2.1 汽态水含量频率逐月分布利用2008年5月5日—9月28日双频段微波辐射计连续探测资料，首先把分辨率为1 s的资料做平均获得分辨率为1 min的资料，然后按每0.5 g/cm2一档将0～16.5 g/cm2的汽态水含量Q值分成34档，并进行逐月统计.图1给出了分档后Q值频率的逐月分布.5月，Q值主要范围为1.5～6.5g/cm2,且波动较大，其他档频率均不足 1%，3.5～4.0 g/cm2档频率最大，为25.09%；6 月，Q 值主要范围为 1.5～8.5 g/cm2，4.5～5.0 g/cm2档频率最大，为17.77%；7月，Q值主要范围为 3.5～16.5 g/cm2，小于 3.5 g/cm2的频率为 0，6.0～6.5 g/cm2档频率最大，为13.03%；8月，Q值主要范围为 2.0～10.0 g/cm2，5.5～6.0 g/cm2档频率最大，为14.87%；9 月，Q 值主要范围为 2.0～11.0g/cm2，4.5～5.0 g/cm2档频率最大，为14.88%；5—9月，Q值主要范围为2.0～10.0 g/cm2，其他档频率均不足1%，4.0～4.5 g/cm2档频率最大，为12.55%，4.5～5.0 g/cm2档频率也较大，为12.09%.结果表明，5—9月Q值先逐渐增大，7月达最大，随后逐渐减小；同时，Q值频率逐月分布有一个共同规律，其逐月分布曲线并不是完全呈正态分布，而是向小值档倾斜，各月都有一些异常的大值，虽然所占比例不大，但它们可能会导致Q值整体平均值偏大.这些异常值可能与天气背景演变、降水影响期过长、结露、大雾、有微量降水而自动雨量计没有降水记录等因素有关，具体原因有待进一步研究.图1 2008年5—9月汽态水含量(Q)频率逐月分布2.2 不同天气背景下汽态水含量的逐月演变表1给出了2008年5月5日—9月28日按总云量分晴天（0～2成）、多云（3～8成）、阴天（9～10成）3类天气背景下汽态水含量Q平均值和中位数的逐月统计结果，除平均值外，中位数是表征变量中心趋势的另一个统计量，它的优点在于不易受异常值的干扰[9].仪器探测期间，共有自然降雨过程19次（连续2 d 或以上的降雨计为1次过程），降雨日数26日，降雨时数125 h，总降雨量164.9 mm.其中，9月降雨次数和降雨时数最大，分别为6次，62 h，降雨时数占5—9月总降雨时数的46%，降雨量为45.1 mm；7月降雨量最大，为80.5mm，占5—9月降雨量的49%，降雨次数和降雨时数分别为5次，42 h；5月，降雨量、降雨次数和降雨时数均为5—9月中的最小值，分别为0.3 mm，1次，2 h.表1 2008年5—9月不同天气背景下汽态水含量(Q)的中心趋势统计量和降雨量各参数逐月统计Q/（g·cm-2）月份降雨次数降雨时数5 6 7 8 9 2 7 4 2降雨量/mm 0.3平均值中位数平均值中位数平均值中位数平均值中位数平均值中位数平均值中位数0～2 成2.96 2.50 4.47 4.24 5.89 5.41 4.95 5.38 3.49 3.16 4.344.22 3～8 成3.41 3.37 4.56 4.68 6.765.83 5.63 5.78 4.19 3.97 4.96 4.79 9～10 成3.56 3.71 5.23 5.01 7.80 7.55 7.44 6.92 6.39 5.50 6.26 5.72 0～10 成3.31 3.234.75 4.81 6.82 6.54 6.015.71 4.69 4.30 5.18 4.88 1 2 5 5 6 1 9 2.4 80.5 2236.6 6245.1 5～9135164.9通过对比发现，5—9月所有天气背景下（0～10成云）汽态水含量Q的平均值和中位数均为5月最小，分别为3.31，3.23 g/cm2，空气干燥且降雨量稀少，然后逐渐增大；7月,Q的平均值和中位数达到5—9 月中的最大，分别为 6.82，6.54g/cm2，空气较湿润，降雨量大，随后逐渐减小；9月，Q的平均值和中位数分别降为 4.69，4.30 g/cm2；5—9月所有天气背景下Q的平均值和中位数分别为5.18，4.88 g/cm2.根据不同天气背景下汽态水含量Q值的逐月变化发现，各月Q的平均值和中位数均是晴天最小，阴天最大，多云居中.阴天和晴天Q平均值比值和中位数比值均是6月最小，分别为1.17，1.18g/cm2；9月最大，分别为1.83，1.74g/cm2，可见，9月晴天和阴天的Q值差别大于其他月份.对3种天气背景下Q值的逐月变化分别分析表明，3种天气背景下逐月变化规律一致，Q的平均值和中位数均先增大后减小，且均为5月最小，7月最大.Q值与西安市1997年观测结果[6]相比较，8月，西安市Q平均值为6.5 g/cm2，而宁夏人工增雨基地Q值为6.01 g/cm2，西安市略高于宁夏人工增雨基地；9月,西安市Q平均值为3.4 g/cm2，而宁夏人工增雨基地Q值为4.69 g/cm2，西安市低于宁夏人工增雨基地.这可能与地形、水汽输送、天气系统的演变等条件的巨大差异有关，同时可说明在云的微观条件上，宁夏地区人工增雨潜力与西安地区相当.2.3 汽态水含量逐时变化特征分析根据5—9月汽态水含量Q值逐时变化可知（图2），各月汽态水含量Q值的逐时变化趋势不一致.5月，Q值从00:00时开始先减小后增大，到06:00达到最大值4.28 g/cm2，随后急剧减小，09:00达到最小值2.12 g/cm2，随后Q值一直增大；6月，00:00—07:00 Q值从最大5.51 g/cm2降到最小4.11 g/cm2，07:00—11:00 Q值保持稳定，随后从12:00开始Q值一直增大；7、8月Q值变化规律与5、6月变化规律几乎相反，7月，00:00—06:00时Q值逐渐增大，06:00时达最大9.71 g/cm2，随后06:00—16:00 Q值整体呈减小趋势，16:00达最小5.74 g/cm2，随后增大；8 月，01:00—07:00，Q 值由最小 5.00 g/cm2，增大至最大 6.84 g/cm2，随后急剧降低到5.50 g/cm2；9月，01:00—19:00，Q值呈波动上升趋势，19:00达最大4.98 g/cm2，随后下降；5—9月，23:00至次日03:00 Q值呈下降趋势，03:00达最小4.31 g/cm2，随后增大，07:00达最大 5.74 g/cm2，07:00—09:00急剧下降，最后Q值呈波动上升趋势.整体来看，汽态水含量Q值逐时变化呈以下趋势，即日出后随着温度的升高，Q值整体呈增大趋势，日落后随着温度的降低，Q值整体呈减小趋势.3 降雨前后汽态水含量变化特征分析3.1 降雨前后汽态水含量变化统计特征分析利用汽态水含量探测资料，结合增雨基地自动雨量计观测数据，对降雨前后空中汽态水含量的演变特征进行了分析.表2给出了2008年5—9月降雨过程前3 h及降雨和影响期后3h所探测到的汽态水含量Q平均值，剔除统计时段内资料不全的降雨过程后，给出了17次连续降雨过程前后的Q值变化.由表2可知，17次降雨过程平均降雨量为7.0 mm，降雨前3 h Q平均值分别为9.1，10.3，11.1 g/cm2，随着降雨过程的临近，Q值明显增大，除个别降雨过程外，降雨前第1 h Q值达最大；降雨结束及顺延1h后，3h Q 平均值分别为8.5，7.6，6.5g/cm2，随着降雨过程的结束，Q值明显减小.图2 2008年5—9月汽态水含量Q值的逐时变化注： Q值中位数变化， 6次多项式趋势线.表2 2008年5—9月降雨前后汽态水含量(Q)的变化特征和降雨量日期5月8日6月28日—29日7月4日7月30日—31日8月6日8月10日8月16日8月20日8月28日8月29日9月6日9月7日9月8日9月18日9月22日9月23日9月25日9月26日—27日平均降雨前第3 h 4.6 6.5///10.5 8.3 7.1 11.3 10.5 14.0///5.4 14.4 11.2 5.5 8.5 17.1 6.6 4.9 9.1降雨前第2 h 4.6 7.0 11.8 10.3 9.0 6.5 11.3 11.1 13.5 15.6 6.5 14.4 11.1 5.2 9.1 21.5 9.5 7.2 10.3降雨前第1 h 5.1 7.6 11.9 9.8 13.9 5.6///12.9 13.7 10.4 11.2 14.7 11.6 5.1 10.5 20.1 10.9 13.8 11.1降雨后第2 h 4.4 5.2 10.8 7.9 9.0 4.6 7.1 10.3 10.6 10.57.3 9.4 9.0 5.0 7.3 12.7 10.6 11.3 8.5 Q/（g·cm-2）降雨后第3 h 3.3 5.5 10.4 7.7 7.9 4.1 6.4 10.0 7.9 10.2 8.5 7.2 6.7 4.8 4.9 17.8 6.3 6.6 7.6降雨后第4 h 4.4 5.3///7.6 8.4 4.1 6.0 9.7///9.8 9.9 7.2 5.9 4.8 4.6///4.2 5.0 6.5降雨前3 h平均4.8 7.1 11.8 10.2 10.4 6.4 11.3 11.5 13.7 13.0 7.7 14.5 11.3 5.2 9.4 19.5 9.0 8.6 10.3降雨及影响期后3 h平均4.0 5.3 10.6 7.8 8.4 4.3 6.5 10.0 9.2 10.2 8.6 7.9 7.2 4.9 5.6 15.3 7.1 7.6 7.8降雨前后差值0.7 1.7 1.3 2.4 2.0 2.2 4.8 1.5 4.5 2.9-0.9 6.6 4.1 0.4 3.7 4.3 2.0 1.0 2.5降雨量/mm 0.3 0.9 0.4 44.1 16.5 0.1 0.3 0.6 5.5 11.4 5.3 1.1 2.0 0.2 11.4 14.5 0.6 10.0 7.0降雨前3 h的Q值明显高于降雨结束及影响期后3 h的Q值，差值平均达2.5g/cm2，其中16次降雨过程降雨前均高于降雨后，只有9月6日降雨前低于降雨后0.9 g/cm2.根据常规地面观测资料，本次降雨过程云状主要为CBP（鬃积雨云），且伴有FNB（碎雨云），为典型的局地强对流云降雨，此类降雨持续时间短、强度大，系统发展和消亡时间都很短，本次过程持续时间不到2 h，过程降雨量为5.3 mm，对照Q值变化可以发现，降雨前第3 h和第2 h Q值较小，分别为5.4，6.5 g/cm2，降雨前第1 h迅速增大至11.2 g/cm2，相对前1 h，增幅近1倍，降雨结束后，Q值迅速降低至7.3 g/cm2，由此可知，汽态水可能转成了液态水，最后降落到了地面.3.2 一次层状云降雨前后汽态水含量变化个例分析利用2008年9月22日汽态水含量探测资料，结合增雨基地自动雨量计以及银川市常规地面观测等资料，对所探测空中汽态水含量的演变特征进行了分析.图3给出了2008年9月22日一次降雨过程中汽态水含量Q平均值、低云量和云状随时间的演变,Q分辨率为10 min，云量和云状分辨率为1 h.2008年9月20日08:00，降雨系统开始影响宁夏天气，天气背景由晴天变成阴天（总云量10成，低云量0成），云状主要以ACR(透光高积云)为主，间或出现SCU（积云性层积云），直到9月21日19:00，汽态含水量Q的平均值为8.08g/cm2.根据图3可知，9月21日19:00—22日04:00，云状以ACR和ASP（避光高层云）为主，总云量为10成，低云量为0成，Q 平均值为 8.04 g/cm2.05：00—07：00开始出现SCU和FCB（碎积云），总云量为10成，低云量由0成增加到8成，Q值剧烈波动且整体呈上升趋势，其平均值由05：20的8.19g/cm2迅速跃升至06：00的 10.26 g/cm2，06：10—06：40，其值又从10.28 g/cm2降至9.49 g/cm2，随后07：00又上升至此次最大值11.02 g/cm2，此后增雨基地出现降雨.降雨前Q值变化规律与其他气象学家的研究结果相似[6-7]，本次降雨前2 h Q值开始迅速增大，随后有所降低，降雨开始前30 min Q值迅速增大，开始降雨时达最大值.同时在观测期间，随天气背景变化，Q值跃升和骤降，表明双频段微波辐射计能够灵敏地反应上空汽态水含量的变化.降雨过程从2008年9月22日07：10开始至22 日 18：30 结束，历时 11 h，除 16：00—17：00 没有降雨之外，其他时次均有降雨，总降雨量为11.4 mm，降雨期间，总云量一直为10成，低云量在0～8成之间波动，降雨期间以及降雨结束顺延1 h的Q值资料在此不做分析.22日 18：30降雨结束顺延 1 h 后，19：30—23日00：00总云量为10成，低云量在2～6成之间波动，19：30汽态水含量Q值仅为4.94 g/cm2，随后一直较小，且波动不大，19：30—00：00，其平均值为4.83 g/cm2，相对降雨前2h Q平均值9.46 g/cm2，几乎减小了一半.在云状、总云量、低云量大致相同的情况下，Q值在降雨前比降雨后大1倍左右，说明大气中汽态水可能转成了降雨.根据汽态水含量Q平均值变化和低云量变化可明显看出，降雨前低云量为0成时，Q值几乎保持不变，当低云量开始增加时，Q值随之波动增大，低云量达最大8成时，Q值增至最大11.02 g/cm2，此时出现降雨；降雨结束后，Q值随低云量变化呈现较小的波动，低云量减少时Q值小幅减小，低云量增加时Q值小幅增大.整体看，低云量变化趋势和Q值变化趋势大致相同.因此，在总云量变化不明显时，低云量与空中汽态水含量有很好的对应关系.图3 2008年9月22日汽态水含量Q平均值、低云量及云状变化4 结论2008年5月5日—9月28日，首次利用双频段微波辐射计在宁夏飞机人工增雨基地取得了一系列汽态水含量观测数据，并进行了初步分析，结果表明：(1)汽态水含量频率逐月分布规律为，5—9月Q值先逐渐增大，7月达最大，随后逐渐减小；(2)不同天气背景下汽态水含量Q值的逐月变化规律为，各月Q的平均值和中位数均是晴天最小，阴天最大，多云居中.阴天和晴天Q平均值比值和中位数比值均是6月最小，9月最大.不同天气背景下Q值逐月变化规律一致，Q的平均值和中位数均先增大后减小，且均为5月最小，7月最大；(3)宁夏地区汽态水含量与西安地区相当；(4)汽态水含量Q值逐时变化呈以下趋势，即日出后随着温度的升高，Q值整体呈增大趋势，日落后随着温度的降低，Q值整体呈减小趋势；(5)降雨前3h的Q值明显高于降雨结束及影响期后3 h的Q值，差值平均达2.5 g/cm2，降雨前1 h Q值达最大；(6)在云状、总云量、低云量大致相同的情况下，Q值在降雨前比降雨结束后大1倍左右，说明大气中汽态水可能转成了降雨；(7)在总云量变化不明显时，低云量与空中汽态水含量有很好的对应关系.参考文献:【相关文献】[1] 丘金桓,陈洪滨.大气物理与大气探测学[M].北京:气象出版社,2005:102-111.[2]HEGGLI MARK，RAUBER ROBERT M，SNIDER J B.Field evaluation of a dual-channel microwave radio meter designed for measurement of integrated water vapor and cloud liquid water in the atmosphere[J].Atmos Ocean，Technol,1987（4）:204-213.[3]WARNER J，FDRAKE J.Field fests of an airforce remote sensing technique formeasuring the distribution of liquid water in convective cloud[J].Atmos Ocean，Technol,1988（5）:833-843.[4] 朱元競,胡成达,甄进明,等.微波辐射计在人工影响天气中的应用[J].北京大学学报：自然科学版，1994（5）:22-25.[5] 段英,吴志会.利用地基遥感方法监测大气中汽态、液态水含量分布特征的分析[J].应用气象学报,1999,10(1):35-40.[6] 雷恒池,魏重,沈志来,等.微波辐射计探测降雨前水汽和云液水[J].应用气象学报，2001（12）:65-71.[7] 王黎俊,孙安平,刘彩红,等.地基微波辐射计探测在黄河上游人工增雨中的应用[J].气象，2007,33(11):29-33.[8] 李铁林，刘金华，刘艳华，等.利用双频段微波辐射计测空中水汽和云液水含量的个例分析[J].气象，2007，33(12):63-68.[9] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007:13-15.。
MWP967KV型地基微波辐射计与探空观测数据对比分析
MWP967KV型地基微波辐射计与探空观测数据对比分析作者：王旗王周翔于翠红来源：《现代农业科技》2017年第07期摘要利用MWP967KV型地基微波辐射计反演的气象要素数据与吉林省长春探空站电子探空数据进行对比，通过相关系数，对比分析了距地高度在0～10 km的58个高度层的温度、相对湿度、水汽的误差情况，分析了误差产生的原因，认为MWP967KV型地基微波辐射计的反演廓线与探空数据在天气良好的情况下，一致性较高；在雪（雨）天气下，也能够很好地表现大气水汽变化趋势及量值的时空分布变化；在霾天气影响下，相关度迅速下降，地基微波辐射计的探测准确性还有待进一步优化与提高。
地基微波辐射计的使用还需要在实践中不断改进和完善，在指导人工影响天气作业领域具有很好的应用前景。
关键词微波辐射计；探空数据；相关性；对比中图分类号 P414.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0211-03监测云中积分液态水含量及其变化情况，对于人工影响天气的研究和作业具有十分重要的意义[1-2]。
目前，测量云中积分液态水含量的方法主要有探空观测和微波辐射计。
地基微波辐射计接收到大气中气体、云粒子所发射和散射的微波信号，结合云底温度、高度信息以及天线附近的温度、湿度和气压，使用不同反演算法可以获得大气中总水汽量、总液态水量以及温度、湿度、水汽和液态水的廓线，能够全天候、全天时工作，弥补常规探测手段的不足，是常规手段的有效补充[3-4]。
目前，东北区域人影中心新装备的MWP967KV型地基微波多通道微波辐射计于几个月前刚刚布设完成，其数据准确性、设备的可靠性需要结合大量遥感观测资料进一步评估验证。
本文利用长春探空站探空资料以及长春观测场内布设的MWP967KV型微波辐射计反演热力学廓线进行对比分析，通过相关系数等指标评估微波辐射计反演气象要素的准确性，并对相关误差、干扰因子进行分析。
1 数据与方法1.1 MWP967KV型地基微波辐射计资料吉林省气象局在长春市气象局观测站于2015年9月布设了中国兵器工业二○六研究所生产的MWP967KV型地基微波辐射计，其基于历史探空数据获得的大气辐射传输模型，利用人工神经网络实现距地高度为0～10 km范围内大气温湿廓线反演，输出廓线在垂直方向划分为58层，地表到0.5 km之间的分辨率为50 m，0.5～2.0 km的分辨率为100 m，2～10 km之间的分辨率为250 m。
地基多通道微波辐射计功能规格需求书(试行)
数据采集与系统控制单元由嵌入式处理器及其配套电路组成，实现仪器控制、恒温控制、探测数据接收与储存等。在嵌入式处理器中安装内部控制管理软件，实现对设备硬件控制和数据采集，并负责与外部控制器之间的指令和数据交换。
2.2.1.4辅助单元
辅助单元包括外部液氮定标组件、防雨雾干燥组件、地面气象要素观测组件、时间同步组件、红外辐射仪组件、机体、支架等组成。
根据上述探测原理，地基多通道微波辐射计应能通过探测大气亮温，结合使用物理方法和统计方法建立反演方法，能长期、自动、连续的提供0～10km的温湿度廓线，并进而计算得出大气柱积分水汽量、大气柱积分云水含水量等多种应用产品，满足气象业务和科研的实际使用需求。
2.2 系统组成
地基多通道微波辐射计硬件由主体设备和外围设备两部分组成，组成结构如图1所示。其中，主体设备包含微波辐射接收单元、数据采集与系统控制管理单元、内部定标单元和辅助单元。其中辅助单元包括外部液氮定标组件、防雨雾干燥组件、地面气象要素观测组件、时间同步组件、红外辐射仪组件、机体和支架等；外围设备包括计算机和供电电源。地基多通道微波辐射计的控制管理应用软件安装于外部计算机中。
本功能规格需求书规定了地基多通道微波辐射计的系统组成、功能要求、技术性能指标和检测要求等，适用于气象业务使用的地基多通道微波辐射计的研制、考核、生产和产品验收。
2. 系统原理和组成
2.1 系统原理
地基微波辐射计的测量原理是，根据大气对于不同频率微波频段辐射吸收的差异，选择不同微波通道探测大气的亮度温度（亮温）的变化，通常使用微波遥感反演是对大气在22GHz至200GHz的频率带中的微波辐射进行测量。其中，22.2GHz附近和183GHz附近的特征表现为一个水汽谐振带，即根据水汽分布的气压高度表现的压力加宽；60GHz附近的特征表现为大气氧气谐振带；而在此波段云液态水的发射光谱无谐振，并近似与频率的二次方成正比。
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基 金 项 目 ：中 央级 公 益 性科 研 院所 基 本 科 研业 务 费 专 项 资 金 （ Ｍ ０ ７ １ Ｉ Ｍ ０ ８２ Ｉ Ｍ ０ ６ ３ Ｉ Ｍ ０ ８ ０ 、中 国气象局 气 Ｉ ２ ０ ０ 、 ２０ ０ 、 ２ ０ ０ ， ２ ０ １ ） Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ
候变化专项（Ｃ Ｆ ０－０ ， Ｃ Ｓ －９２ ）新疆气象局气象科技研究课题（０７６ ２０２ 、 ２０ １）新疆气象局业务新技术项 目（ Ｘ ０９０共同资助。 ０９２ 、 Ｙ ２０ １）
大气垂 直结 构是非 常重 要 的。 空是测 量大气 温度 、 探
收稿 日期 ：０９ ０ — ８ ２０ — ８ １
气压 、 风和水汽等廓线的最基本方法。 但是在测量精 度以及时间连续性等方面存在诸多局限性【 。而无 人看 守 的地 基微 波 辐 射计 可 以得 到 连续 的温 度 、 相 对湿度 、 水汽以及液态水等廓线［１ 目前 ， ５。 － ７ 社会、 经
摘
要： 选取 ２０ 年 ６月的微波辐射计观测数据和 同期探 空数据进行对 比分析ห้องสมุดไป่ตู้结果 ０８
发现 两者温湿度的相关 系数 分别为 ０ ９ ． ４和 ０６７ 都通过 了置信度为 ００ １ ９ ． ， ９ ． 的显著性水平 ０ 检验 ， 明其 总体趋势是相近似的 。 表 对于廓 线的分析采用的是各层 的平均值 ， 波辐射计和 微 探 空的结果都反 映了温度随着高度呈现递减趋势 ， 而且 经过方差分析两者在 ００ 水平差异 ． ５ 不显著。但相 对湿度的廓 线结果经过方差分析在 ０Ｏ 水平 差异极显著。 ．１ 关键 词 ： 波辐射 计 ； 微 温度 ； 对 湿度 相
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研 究论文
沙 漠 与 绿 洲 气 象
Ｄｅ ｅ ｔ ｎｄ Ｏａ ｉ ｔ ｏ ｏｏ ｙ ｓ ｒ ａ ｓ ｓＭｅ ｅ ｒ ｌ ｇ
第４ 卷 第ｌ 期
２１ ０ ０年 ２月
地基 ３ 通道微波辐射计观测资料的初步分析 ５
赵 玲， 马玉芬 ， 张广兴 ， 杨莲梅
乌鲁木 齐 ８ ００ ） ３ ０ ２ （ 中国气象局乌鲁木齐沙漠 气象研 究所， 新疆
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为了提高短期临近预报的准确率 ，得到连续的
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中 图分类号 ：４ ４５ Ｐ １． 文 献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ２ ０９ （００）１０５ —３ １０— ７９ ２ １ Ｏ — ０６ ０
Ａｎ ｌｓｓｏ ａ ｕ ｉ ｇ Ｏｕ ｃ ｍｅ ｒ ｍ ｏ ｎ － ａ ｅ ５ Ｃｈ ｎ ｅ ａｙ ｉ ｆＭｅ ｓ ｒ ｔ ｏ ｓｆｏ Ｇｒ ｕ ｄ Ｂ ｓ ｄ ３ － ａ ｎ ｌ ｎ Ｍｉｒ ｗａ ｅ Ｒａ ｉｍｅ ｅ ｃｏ ｖ ｄｏ ｔｒ