遥感反演水汽总量和云水总量的研究① (2000年)

遥感技术在现代气象研究中扮演了至关重要的角色，尤其在监测和分析大气中的水汽和云水总量方面。通过对地基微波遥感方程的研究，科学家们能够发展出用于反演这些参数的技术，从而为天气预报和大气研究提供更为精准的数据。 我们需要了解地基微波遥感方程的基础概念。地基微波辐射计利用微波波段的特性来探测大气中的水汽和云水。在20-60GHz的微波波段，忽略水汽、云和干燥空气的散射影响，并采用瑞利-金斯（Rayleigh-Jeans）近似，可以得到基本的地基微波辐射计遥感方程。这个方程描述了地面接收到的微波亮度温度与大气温度垂直分布、大气吸收系数之间的关系。 接下来，文章提到了对大气微波吸收特点的研究。氧气和水汽是影响微波吸收的两种主要成分。氧气在微波区域有特定的吸收谱线，而水汽吸收主要是由转动吸收线决定的。在微波区，水汽吸收主要集中在22.235GHz和183.31GHz两处的转动吸收线。云水对微波辐射的吸收则在1GHz到40GHz的频域范围内表现出连续吸收的特性。 文章还介绍了如何利用路径积分方法来计算水汽总量和云水总量。路径积分是通过对垂直气柱内水汽和云水密度的变化进行积分来计算总量。计算过程中涉及到了与云底高度、云顶高度以及辐射计观测频率相关的经验常数。 线性关系式在此研究中也扮演了关键角色。地面辐射计测量值与大气下行辐射的平均温度之间存在线性关系。文章还指出了在一定季节及地点，某些气候变化的因素可以视为常数，这对简化模型并提高反演精度至关重要。 此外，南京地区的研究提供了一个具体的应用案例。通过反演方法，针对不同的季节进行分析，研究者能够得到水汽总量和云水总量随时间的变化情况，从而更好地反映出天气的变化。这对于天气监测和预报具有重要的实际意义。 文章还涉及了遥感反演方法的精度检验。使用探空资料，可以对遥感反演方程所得到的结果进行验证，从而确保了研究成果的可靠性。在实际应用中，通过精确的遥感技术可以实现对大气中水汽和云水总量的实时监测，这对于理解大气变化过程和进行气候预测具有极其重要的价值。 本研究通过地基微波遥感技术，建立了一套能够对大气水汽总量和云水总量进行有效反演的方法。文章详细阐述了相关理论基础、吸收特性分析、计算方法、以及在特定区域应用的实例。这些知识不仅对气象学者具有重要价值，也为相关领域的研究人员提供了宝贵的数据分析手段。