Remotesensing测量和限制可见光和红外图像
成像系统是星载的“主力”传感器云和气溶胶的检索,因为它们提供高观测全球覆盖率高空间分辨率。两种不同的算法是基于(a)反射的可见光(白天)和(b)排放的热红外辐射云顶(昼夜)。操作检索是基于查找表,创建从辐射传输模型对于一个给定的几何和一组光学厚度等参数,有效半径,云顶压力,热力学的阶段。测量反射(排放)的光辉是查找表值相比,和相应的云参数分配基于模拟值,测量近似最密切。Emission-based检索依靠温度对比表面和云(冷)。因此,他们有能力探测高空稀薄(甚至subvisible)卷的reflectance-based检索失败。系统误差在这些检索来自垂直和水平空间云可变性。反照率偏差就是一个例子:由于非线性光学厚度和之间的关系云的反照率异构云的意思是相同的光学厚度均匀云一直低反照率比它的均匀,从而导致其光学厚度的低估。有效半径的检索也变得不可靠,特别是破碎的云。云层来源于图像在很大程度上取决于仪器空间分辨率(从几米到20公里)和敏感的检索各种类型的云,以及云光学厚度。云的垂直结构不是通过垂直俯视成像系统来解决;最外层组织多层云代表一个问题尤其是部分是透明的。冰云特别困难的意象,不仅因为它们可以极薄的和非齐次还因为冰晶的形状;目前,技术利用multiangle(麦克法兰et al . 2005年)或极化(太阳et al . 2006年)观察正在探索。
“古典”AVHRR用于云和气溶胶在各种平台上检索和仍在飞同步平台。自1978年首次部署,成像系统的空间和光谱分辨率增加:MODIS,乘坐美国宇航局的极地轨道与太阳同步卫星泰拉和阿卡,提供云检索1公里的空间分辨率。水是所谓的“a”,各种平台的卫星星座短序列和每天下午天桥。MISR(卡恩et al . 2005)是专门设计来提高气溶胶和云检索相机不同视角的结合机载Terra。低地(Riedi et al . 2001年)利用信息从偏振反射ectance云相歧视,晶体形状检测和气溶胶的检索。在过去的十年里,已经取得了显著的进展在气溶胶检索这三个平台,尤其是在明亮的陆地表面。然而,他们目前只可能在完全无云的条件下。
而标准成像系统从数量有限的波长依赖信息乐队,光谱成像系统允许新的检索技术。在热窗口中,播出提供垂直profi les的水蒸气,二氧化碳,和温度。在太阳光谱范围,光谱成像的功能结合气溶胶云检索或气候变化的归因不同raybet雷竞技最新迫使代理正在探索。
雷达
雷达(无线电探测和测距)依赖于散射微波辐射的云滴和降水。反向散射信号的强度取决于雷达之间的距离和下降,下降的大小分布,发出脉冲的波长。在瑞利极限米氏散射理论,它正比于1 - 4 (D6)。因此,灵敏度小的云滴只能通过使用更短的波长。然而,在短的波长,信号变得迅速衰减因此增加的散射和吸收的边缘附近无线电窗口(1 = 1厘米)。因此,波长的选择取决于目标:天气雷达(5 - 10厘米波长)穿透non-precipitating云而云雷达(1厘米)是敏感的小的云滴,但较短的范围。大多数天气雷达扫描和极化系统,在脉冲模式下操作。到云的距离是决定运行时间的脉冲的往返,在最大的范围是由脉冲分离。此外,多普勒雷达确定水文气象的速度和方向相对于雷达系统。范围在可检测速度脉冲间隔时间成反比。信号极化是用来探测垂直和水平维度,因此散射物体的形状。雷达是用于水和冰云。他们擅长探测云结构检索的冰和水含量配置文件时更好的约束结合其他仪器的数据。
雷达系统通常部署在地上。第一个星载雷达云系统是降水雷达(f = 13.8 GHz, 1 ~ 2厘米)上TRMM卫星。最近(2006年),云分析雷达(心肺复苏术;f = 94 GHz, 1 ~ 3毫米)推出叫做(Stephens et al . 2002年)。频率、峰值功率和动态范围被选出的调和足够的灵敏度小的云滴和概要中等厚云的能力。图4.8显示了一个叫做“形象从11月9日,2006年,加拿大580年康维尔在加拿大飞在“探云”卫星/卡利普索验证项目。比较卫星雷达(w频段)和飞机雷达(ka波段)显示了一些显著差异归因于波长和决议。然而,总的来说,叫做“雷达做了一个出色的描述云降水和探测光,并提供覆盖更大的地区比其他的方法。图4.9显示了PMS 2-DC冰晶在飞机和卫星的图像观察相同的云。这些图说明的一点,现场与远程和现场传感器飞机可以非常有用的测试和验证卫星仪器。
激光雷达和云高计
激光雷达(光探测和测距)雷达很相似,但与可见光和近红外光脉冲。自比微波辐射波长要短得多,对气溶胶粒子散射信号敏感(典型的大小在0.1下午1点,而降水粒子大小的0.1 - 1毫米),但光学穿透深度是相对较低(r ~ 3…4)。激光雷达返回取决于气溶胶和分子灭绝的简介在一个重要的方式。高光谱
叫做“w频段雷达
叫做“w频段雷达
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加拿大康维尔ka波段雷达
加拿大康维尔ka波段雷达
47.04 47.20 47.36 47.51 47.67 47.83
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图4.8:叫做“雷达图像(w频段)于11月9日,2006年,在经过南安大略省的纬度和时间。水平线穿过580年的加拿大康维尔图像显示了水平当时飞行;垂直的线显示了两个平台的位置据估计一致。明亮的像素附近的十字路口很可能从飞机本身的反映。从飞机底部:ka波段雷达数据与图像匹配相互对应。康维尔是沿着相同的路径飞行的卫星,但显然以较慢的速度。康维尔雷达数据的高分辨率,但匹配的属性叫做图像的主要特征。(图片选择和由戴夫Hudak和彼得·罗德里格斯的环境加拿大。)
分辨率激光雷达(HSRL)分离分子和气溶胶的贡献通过检测返回信号的多普勒展宽的分子热运动引起的希普利(et al . 1983年)。拉曼激光雷达(Ansmann et al . 1990年)利用分子非弹性散射的光来确定大气气体和气溶胶的浓度灭绝独立配置文件。的
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图4.9 pm 2-DC图像拍摄当时叫做雷达成像康维尔580。竖线代表800 ^。观察的冰晶有些是不规则的形状。(图片由阿列克谢•科洛夫的环境加拿大。)
图4.9 pm 2-DC图像拍摄当时叫做雷达成像康维尔580。竖线代表800 ^。观察的冰晶有些是不规则的形状。(图片由阿列克谢•科洛夫的环境加拿大。)
去极化的激光雷达返回给scat-terers的形状信息。激光测云仪是一个简单类型的激光雷达的定义云底高度的反向散射信号增加超过某个阈值。这个阈值可能会错误的云底读数高气溶胶光学厚度低于云。光学测云仪确定云的基本几何通过测量反射的角度和水平扫描光源和光电管分开。
2006年,CALIOP(睫毛et al . 2007年)被添加到NASA的a -卡利普索,密切配合叫做和水。它提供了垂直的气溶胶和云薄。
微波辐射计
被动微波辐射计探测自然发出的辐射云和降水以及从表面,可以与LWP和降水率。LWC概要文件可以结合雷达。大气的湿度和温度曲线以及表面性质必须考虑检索。相关的错误LWP可高达25 g m - 2(薄的典型值水的云范围从10 - 100 g m - 2)。由于大气剖面的不确定性可以大大减少了双频辐射仪的使用(例如,Liljegren et al . 2001年)。这些操作在从10 ~ 30 GHz频率的信号在很大程度上取决于降水和大气和云层几乎是透明的。在更高的频率,信号越来越弱,主要是通过云和水蒸汽。的高频通道使云的检索LWP降水的存在,增加了灵敏度低LWP云,提高了检索的大气剖面(Di米歇尔和鲍尔2006)。特别是,水汽和温度概要在云可以被检索。
继续阅读:降水从低级的云
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