FY-3号气象卫星的热红外数据同化方法研究

利用FY-3A近红外资料反演水汽总量胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【摘要】The technique of retrieving precipitable water vapor (PWV) based on near-infrared (NIR) data of Medium Resolution Spectral Imager (MERSl) on board FY-3A satellite is introduced. Five NIR channels are designed on the MERSI instrument for PWV observation, three of which are water vapor absorption channels centered near 905 nm, 940 nm and 980 nm respectively and others are atmospheric window channels at 865 nm and 1030 nm. The method adopted here for PWV retrieval is based on the ratio of reflected solar radiance (or apparent reflectance) detected by satellite between water vapor absorption channels and atmospheric window channels. By employing channel ratios, the aerosol extinction distribution and the variation effect of surface reflectance are partially removed. and the atmospheric transmittance of water vapor channels is approximately obtained. The PWV is derived from the atmospheric transmittance based on a Look-up Table which is pre-calculated using a radiation transfer model. The sensitivities of atmospheric transmission in each NIR water vapor channels of MERSI to the total precipitable water vapor are also simulated. It is found that 905 nm channel is more sensitive under humid conditions while the strong absorption channel at 940 nm is sensitive under dry conditions. And the two weak absorption channels have similar sensitivity to total water vapor amount. In this case, under a given atmosphere condition, the derived PWV values from three water vaporchannels may be a little different. The weighted average of three derived PWV values is regarded as the final PWV product and the weighing coefficients are determined by their sensitivity. The procedure of the operational PWV product generation is designed and conducted for experimental retrieval. Based on the global data of MERSI, FY-3A Products Generation System (PGS) can successfully generate the daily global and regional PWV L2 products and multi-day integrated L3 products. which can clearly display the spatial distribution of water vapor amounts over global land area. The result indicates that FY-3A/MERSI has an excellent ability in detecting NIR water vapor, and can demonstrate fine characteristic of PWV spatial distributions. As 940 nm channel shows good application under dry atmosphere conditions and 905 nm or 980 nm channel work well under humid situation, acceptable retrieval accuracy can always be achieved by combining these channels. In order to assess the accuracy, the retrieved PWV from MERSI NIR are compared with the ground-based sounding data. Over cloud free area, there is a good agreement between them in variation trend and spatial distribution. The MERSI PWV results are steady but 20％-30％ lower than sounding, so the retrieval algorithm and the Look-up Table need to be updated to reduce this bias in the near future.%该文介绍了利用搭载在FY-3A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FY-3A/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.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2011(022)001【总页数】11页(P46-56)【关键词】中分辨率光谱成像仪;近红外通道;水汽总量【作者】胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【作者单位】中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国科学院遥感应用研究所,北京,100101;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心,北京,100081【正文语种】中文该文介绍了利用搭载在FY－3A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。

风云三号气象卫星原始数据质量保证技术研究作者：张媛媛贾树泽屈兴之来源：《软件导刊》2016年第10期摘要：随着我国发射的气象卫星越来越多，在轨的气象卫星个数不断增加，地面站的接收任务也不断增加，在地面站接收卫星数据时，可能出现数据混乱即某颗卫星对应的原始数据中存放其它卫星数据的情况，以及轨道冲突时卫星接收数据缺失的情况，在现有的气象卫星地面应用系统中，这两种情况均会造成卫星各级产品的缺失。

针对这两种情况，在现有风云三号气象卫星地面应用系统的基础上，以风三卫星原始数据为研究对象，分析了相应的质量保证技术，以提高异常的发现时效和数据的完整性。

关键词：风云三号气象卫星；原始数据；数据混乱；数据缺失；质量保证DOIDOI：10.11907/rjdk.162010中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：16727800（2016）0100118030引言风云三号气象卫星是我国第二代极轨气象卫星，其卫星资料已广泛应用在天气预报、气候与气候变化监测和预测、大气环境监测、人工影响天气、空间天气以及农业估产、生态环境和自然灾害的监测，为政府决策、防灾减灾和经济社会发展作出了重要贡献[12]。

地面应用系统作为风云气象卫星工程大系统中的一个重要组成部分，对卫星应用效益的发挥起着重要作用[3]。

它的主要任务是接收、处理、存储、分发和应用服务，由数据接收系统、运行控制系统、数据预处理系统等10个技术系统组成，数据接收系统分布在4个国内地面站（分别位于北京、广州、乌鲁木齐、佳木斯）和一个国外站（位于瑞典基律纳），应用示范系统分布在全国，其它8个技术系统全部布局在北京国家卫星气象中心（下面简称为卫星中心）。

目前在轨运行的风云三号气象卫星包括风云三A/B/C，文中简称为FY-3A、FY-3B、FY-3C。

一方面，地面站在接收多颗卫星数据时，可能出现数据混乱问题，即某颗卫星对应的十秒文件中存放其它卫星的原始数据，该问题会影响卫星产品的完整性，另一方面，当发生轨道冲突，即发生地面站一套天线无法保证两颗或多颗卫星数据的接收时，由于配置错误会导致多套天线接收卫星数据时，某一套或多套天线接收错卫星，造成某颗卫星数据未被接收，从而影响卫星产品的完整性。

FY-3双星MWHS资料对江西暴雨的循环同化试验米洁;朱克云;张杰【摘要】为了提高卫星资料在同化系统中使用率及验证同化卫星资料的预报效果,采用循环同化方案并通过江西2012年5月11～14日的暴雨个例进行验证.试验设计了风三卫星MWHS资料的循环同化双星资料方案和单时次同化单星资料方案,并对方案的运行结果进行了分析.结果表明,使用MWHS资料可以改进湿度场和涡度场.相比单时次同化单星MWHS资料,循环同化双星MWHS资料方案能更好地改善湿度场和动力场,模拟的降水落区和强度更接近实况,其TS评分最优.单时次同化单星MWHS资料,选用降水期间探测的卫星资料同化效果更优.【期刊名称】《成都信息工程学院学报》【年(卷),期】2014(029)001【总页数】7页(P77-83)【关键词】气象学;资料同化;循环同化;MWHS资料【作者】米洁;朱克云;张杰【作者单位】成都信息工程学院大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都军区空军气象中心,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】P468.0+240 引言暴雨灾害中国严重自然灾害之一,每年都给国家经济和人民生命财产造成很大损失。

因此,提高暴雨的监测、预测能力是国家减灾防灾的急需,也成为近几十年来国内学者研究的热点之一。

国内外的大量研究表明[1-3],在数值预报中加入非常规资料能够有效提高数值预报水平。

目前,国外众多的数值预报研究和业务单位都已将多种卫星资料应用到数值预报模式的同化分析系统中,卫星资料已成为所用观测资料的主体。

目前,中国也开展了一系列卫星同化的研究工作,取得了一定的研究进展。

张利红[4]采用GRAPES-3DVAR同化系统同化AMSU-A/B微波资料,发现AMSU-A资料对温度场改进效果明显,AMSU-B资料对湿度场改进效果明显;单独同化AMSU-B资料比单独同化AMSU-A资料改进效果更明显;同时同化AMSU-A/B资料比只同化其中一种资料的模拟效果好,更好地改善了模拟降水的落区和强度,与实况更加接近。

浅析FY3/VIRR数据火情遥感监测模型引言由于受气候异常、高温和干旱以及人类活动的影响，尤其是环境破坏导致温室效应、臭氧空洞，使得近年来我国乃至全世界范围内森林火灾频发，造成了重大的经济损失和严重的环境破坏，由于林火常常发生在地理分散，位置偏僻的地方，发生之初往往很难发现，如何及时快速的监测其发生，对于救火队员及时扑救具有重要意义，同时也可大大降低其产生的破坏和损失。

遥感以其时间分辨率高、覆盖范围广、成本低而深受广大科研人员和专业人员的青睐。

风云三号（FY-3）卫星是我国第二代极軌气象卫星，可以对全球天气和环境实现全天候、三维、定量、多光谱遥感，为灾害和环境的遥感监测提供了更为有效的手段。

黑龙江作为我国的主要林区，对林火的监测有着迫切的要求。

本文正是利用现有的FY3遥感资料，对森林火灾进行监测和分析，低成本，高效率，直观准确的对火情进行监测，同时灾害发生后形成分析与评估。

为防灾减灾决策提供科学依据，具有十分重要的意义。

1 VIRR 数据特点VIRR为可见光扫描辐射计，是我国第二代极轨气象卫星-FY-3所携带的探测仪器，扫描范围±55.4o，地面分辨率1.1km。

主要用于云监测全球云量、判识云的高度类型和相态、探测海洋表面温度、监测植被生长状况和类型、监测高温火点、判识地表积雪覆盖、探测海洋水色等领域。

10个光谱通道，其中包括4个可见光通道、3个热红外通道、2个短波红外和1个近红外通道。

2 研究区域黑龙江省是林业大省，有林地面积为2007万hm2，森林覆盖率为43.6%左右，是我国主要的林业基地之一。

森林是宝贵的经济资源，也是构成生态环境的重要因子。

林火监测在森林保护工作中占有重要地位。

过去的森林火情监测手段观测范围和频次有限，它们的作用就显得单薄[1]。

多年来，由于气象条件多变和人类活动影响，森林火灾时常发生，著名的87.5.6大火、2003年黑河大火、2005年呼玛大火都使宝贵的林业资源付之一炬[2]。

风云三号A气象卫星数据和产品应用手册中国气象局国家卫星气象中心2008年12月前言为充分发挥FY-3A卫星的作用与应用效益，按照中国气象局监测网络司要求，国家卫星气象中心将FY-3A卫星资料发送到国家气象信息中心，并由国家气象信息中心通过DVB-S广播系统对全国气象部门广播分发FY-3A卫星资料。

由于国家气象信息中心每天提供给FY-3A卫星资料的广播总量为4GB，不能满足FY-3A卫星资料的广播总量要求，因此，根据DVB-S数据广播目前实际分发能力，在原分发方案的基础上，提出FY-3A星第一阶段产品分发方式。

具体方式如下：（1）DVB-S广播分发资料为中国及周边地区高时效一级产品（2）数据包括：VIRR HRPT L1数据、MERSI MPT L1数据（250米）、MERSI MPT L1数据（1公里）、MWTS HRPT L1数据、MWHS HRPT L1数据。

（3）每天仅传送（2）中仪器（即卫星直接广播的HRPT数据）白天（降轨）数据资料。

（4）原则为每弧段数据接收完毕后即时处理，即时发送。

（5）每天总数据量控制在4GB以下。

具体优先级如下：每日VIRR、MWTS、MWHS仪器数据保证分发；其余传输余量用于尽可能多地传送MERSI的1公里和250米分辨率5分钟块的数据；如当天数据未能广播完，递延到次日发送，直到把一日全国数据全部传输完毕后，再发送新一天的数据。

按照新的广播分发方案，特制定第一阶段广播分发资料的应用手册。

随着资料的增加，继续修改增加本应用手册。

联系方式：国家卫星气象中心数据服务室咸迪68409978Xiandi@孙安来68407408Sunal@编者2008年12月第1章概述 (5)1.1 FY-3A卫星概况 (5)1.2主要技术指标 (5)1.2.1卫星轨道 (5)1.2.2卫星姿态 (5)1.2.3太阳帆板对日定向跟踪 (6)1.2.4星上记时 (6)1.2.5遥感探测仪器性能指标 (6)1.2.5.1 可见光红外扫描辐射计(VIRR) (6)1.2.5.2 红外分光计（IRAS） (7)1.2.5.3 微波温度计（MWTS） (8)1.2.5.4 微波湿度计（MWHS） (9)1.2.5.5 中分辨率光谱成像仪（MERSI） (10)1.2.5.6 微波成像仪（MWRI） (11)1.2.5.7 紫外臭氧垂直探测仪（SBUS） (12)1.2.5.8 紫外臭氧总量探测仪（TOU） (13)1.2.5.9 太阳辐射监测仪（SIM） (14)1.2.5.10 地球辐射探测仪（ERM） (14)1.2.5.11 空间环境监测仪（SEM） (15)第2章术语和缩略语 (16)第3章HDF说明 (19)3.1 HDF简介 (19)3.2 HDF库介绍 (19)3.3 HDF的6种基本数据类型 (19)3.4 HDF文件的3层交互 (20)第4章FY-3卫星数据HDF格式规范 (22)4.1 FY-3卫星数据文件中使用的HDF对象 (22)4.1.1文件（全局）属性 (22)4.1.2科学数据集（SDS） (22)4.1.3虚拟数据(Vdata) (23)第5章FY-31级数据格式说明 (24)5.1 FY-3A扫描辐射计L1级数据格式说明 (24)5.1.1 FY3A扫描辐射计L1数据 (24)5.1.1.1 数据概况 (24)5.1.1.2 数据基本信息 (24)5.1.2 L1数据规格 (25)5.1.2.1 结构特性 (25)5.2 FY-3A扫描辐射计L1级（OBC）数据格式说明 (34)5.2.1 FY3A扫描辐射计L1 OBC数据 (34)5.2.1.1 数据概况 (34)5.2.1.2 数据基本信息 (34)5.2.2 L1 OBC数据规格 (35)5.2.2.1 结构特性 (35)5.3 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（250M） (46)5.3.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（250m） (46)5.3.1.1 数据概况 (46)5.3.1.2 数据基本信息 (47)5.3.2 L1数据规格 (47)5.3.2.1 结构特性 (47)5.4 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（1000M） (52)5.4.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（1000m） (52)5.4.1.1 数据概况 (52)5.4.1.2 数据基本信息 (52)5.4.2 L1级数据规格 (53)5.4.2.1 结构特性 (53)5.5 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（OBC） (61)5.5.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（OBC） (61)5.5.1.1 数据概况 (61)5.5.1.2 数据基本信息 (61)5.5.2 L1数据规格 (61)5.5.2.1 结构特性 (62)5.6 FY-3A微波温度计L1级数据信息格式说明 (70)5.6.1 FY-3A微波温度计L1级数据 (70)5.6.1.1 数据概况 (70)5.6.1.2 数据基本信息 (71)5.6.2 L1级数据规格 (71)5.6.2.1 结构特性 (71)5.7 FY-3A微波湿度计L1级数据信息格式说明 (84)5.7.1 FY-3A微波湿度计L1数据 (84)5.7.1.1 数据概况 (84)5.7.1.2 数据基本信息 (84)5.7.2 L1数据规格 (85)5.7.2.1 结构特性 (85)第1章概述1.1 FY-3A卫星概况风云三号A气象卫星（简称FY-3A）是我国的第二代太阳同步极轨气象卫星。

航天返回与遥感第43卷第2期104SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2022年4月移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证许萌1方舟2（1 中国空间技术研究院国际业务部，北京100094）（2 航天恒星科技有限公司，北京100095）摘要气象卫星遥感数据处理系统是实现典型气象产品反演的关键。

为满足中国气象卫星遥感数据应用的通用性和产品标准化需要，文章采用面向产品的分层设计和标准化设计理念，进行了移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计，可实现对FY-3D、EOS-Terra、EOS-Aqua、NOAA 18气象卫星数据的实时接收、处理和管理，自动生成定量产品；并以FY-3D卫星的中分辨率光谱成像仪II型（FY-3D MERSI-II）为对象，进行了云检测产品、火点监测产品等典型反演产品的应用验证。

结果表明：云检测的时间实际一致率为92%，火区精度约95.4%，说明该系统具有较高的准确性和适应性，可为气象卫星遥感数据的深入应用、大气环境监测和全球气候变化研究提供参考和技术支持。

关键词气象卫星气象产品遥感数据快速处理移动平台系统设计中图分类号: TP393文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)02-0104-11DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.02.011Design and Implementation of Meteorological Satellite RemoteSensing Data Processing System Applied to Mobile PlatformXU Meng1 FANG Zhou2（1 International Business Department, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China）（2 Space Star Technology Co., Ltd., Beijing 100095, China）Abstract The meteorological satellite remote sensing data processing system is the key to realize the retrieval of typical meteorological products. In order to meet the versatility of china meteorological satellite remote sensing data application and product standardization requirements, the product-oriented hierarchical design and standardization design concepts are adopted to design a meteorological satellite remote sensing data processing system applied to mobile platform, which can achieve FY-3D, EOS-Terra, EOS-Aqua and NOAA 18 meteorological satellite data receive, process and manage in real time, automatically generate quantitative products. FY-3D MERSI-II was taken as the object to verify the application of cloud detection products, fire monitoring products and other typical inversion products. The results show that , the actual coincidence rate of cloud detection time is 92%, and the accuracy of fire area is about 95.4%. It shows that the system has high accuracy and adaptability, which can provide reference for the in-depth application of meteorological satellite remote sensing data, and provide technical support for our country's atmospheric environment monitoring and global climate change research.收稿日期：2021-09-07引用格式：许萌, 方舟. 移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证[J]. 航天返回与遥感, 2022, 43(2): 104-114.XU Meng, FANG Zhou. Design and Implementation of Meteorological Satellite Remote Sensing Data Processing第2期许萌等: 移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证 105 Keywords meteorological satellite; meteorological products; remote sensing data; fast processing; mobile platform; system design0 引言气象卫星具有获取地球表面和大气的多光谱、高精度定量观测及垂直探测大气温度和湿度等参数的能力[1]，能够显著提高对三维大气连续监测的能力，可为天气预报中的一些难点问题提供部分解决或显著改善的途径，目前已经在天气预报、气候预测、环境监测、防灾减灾和资源可持续开发等多个领域得到了广泛应用[2]。

FY-3卫星应用和发展杨忠东;张鹏;谷松岩;朱爱军;胡秀清;杨军【摘要】回顾了风云三号(FY-3)卫星的应用和发展历程.介绍了FY-3卫星装载的成像、大气探测、辐射收支探测、大气成分监测和空间环境监测器5类仪器包,可实现从紫外、可见光、近红外、中红外、热红外到微波的多种电磁波谱段的遥感和探测.给出了地面应用系统生成的大气、陆地、海洋和空间天气等科学和应用领域的卫星遥感信息产品及其分辨率与精度.列举了部分典型的FY-3卫星数据在数值天气预报、臭氧和二氧化碳等大气成分和气候监测、生态环境和灾害监测等领域的应用结果.展望了未来FY-3卫星的发展,其中包含的4颗卫星,按晨昏、上午、下午近极地太阳同步轨道卫星3颗和倾斜轨道降水测量卫星1颗布局安排,组网完整的FY-3业务卫星的综合观测能力将有极大的提高,带动我国气象卫星应用进入成熟发展阶段.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】7页(P1-7)【关键词】FY-3卫星;有效载荷;遥感信息产品;数值天气预报;大气成分和气候监测;生态环境监测;灾害监测;组网观测【作者】杨忠东;张鹏;谷松岩;朱爱军;胡秀清;杨军【作者单位】中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414.4FY-3卫星是我国第二代极地轨道太阳同步气象卫星，其主要任务是为数值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数；研究全球变化包括气候变化规律，为气候预测提供各种气象及地球物理参数；监测大范围自然灾害和生态环境；为各种专业活动提供全球任一地区的气象信息，可实现全球、全天候、多光谱、三维、定量的对地气象与环境综合探测。

风云三号C星微波湿温探测仪的定标和验证郭杨;卢乃锰;漆成莉;谷松岩;许健民【摘要】风云三号C星(FY-3C)已经于2013年9月23日发射升空,其上装载的微波湿温探测仪(MWHTS)已于9月30日开机正常工作.MWHTS具有对大气温度和湿度垂直分布进行同步探测的能力.MWHTS为跨轨扫描式微波辐射计,在89～191 GHz毫米波段内设置了十五个探测通道,其中包括118.75 GHz氧气吸收线附近的8个大气温度探测通道,183.31 GHz水汽吸收线附近的5个大气湿度探测通道,以及89 GHz和150 GHz两个窗区通道.设置在118.75 GHz的一组毫米波探测通道是国际上业务卫星首次使用的大气探测通道,这组通道和183.31 GHz通道对大气进行联合探测,将获得更加精细的大气温湿度垂直分布数据,为数值预报和气候研究提供丰富信息.为保证MWHTS观测资料的定量应用,对仪器性能和定标精度进行了在轨测试.利用MWHTS在轨正常工作后的三个月数据,对仪器在轨定标的基础数据:冷空和黑体计数值,黑体和仪器温度进行监测分析和质量检验,经过质量检验的在轨定标基础数据,结合发射前真空试验得到的非线性订正项在轨定标生成MWHTS观测亮温数据.评估MWHTS在轨辐射定标结果的精度和偏差特性使用了三种方法:1通过场地定标试验获取大气温湿廓线和地面温度等大气参数信息,结合微波逐线正演辐射传输模式MonoRTM(Monochromatic Radiative Transfer Model)模拟MWHTS的上行微波辐射亮温,与MWHTS实际观测结果进行对比分析;2两个通道特性一致的同类星载被动微波载荷同时观测同一目标,观测亮温的差异主要取决于两个载荷的定标系统偏差.选取美国SNPP上搭载的微波探测仪器ATMS作为MWHTS的参考载荷,基于SNO(simultaneousnadiroverpass)技术,对两个仪器的观测亮温进行交叉比对,观测亮温时空匹配及均匀性检验的条件为:观测时间差异小于20 min,观测像元中心距离小于3 km,观测角度在星下点附近差异小于5°,观测像元周围3×3像元内的亮温标准差小于1K;3基于美国国家环境预测中心的全球数据同化系统GDAS(Global Data Assimilation System)数据,利用快速辐射传输模式CRTM(Community Radiative Transfer Model)对MWHTS各通道亮温进行正演模拟,模拟结果(O)和仪器实际观测的亮温(B)之间的差异记为“O-B”,对偏差值“O-B”进行统计特征分析.仪器中心频率的变化、正演模式模拟精度和模式输入廓线自身的误差都会对“O-B”产生影响.但是对于首次使用的探测频点而言(如118.75 GHz通道),由于国际上没有同类载荷可以进行交叉比对,借助于正演辐射传输模式计算得到“O-B”偏差的分析结果可以在一定程度上反映仪器整体定标情况.外场地定标试验结果显示除通道14外,其他14个通道的亮温差都在1.3K以内;与同类载荷ATMS的在轨观测进行直接交叉比对表明通道14与ATMS的亮温偏差最大,但中心频点一致的5个水汽探测通道的标准差都小于1K;将MWHTS观测结果和正演辐射传输模式模拟结果即“O-B”进行偏差分析显示,靠近118.75 GHz 吸收线中心的通道2-6“O-B”标准差小于0.5K,其他通道“O-B”标准差和ATMS相应通道的结果相当;MWHTS观测和模拟偏差随角度变化的研究表明通道1,7～13和15观测结果对角度有一定依赖性.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2015(058)001【总页数】12页(P20-31)【关键词】风云三号C星;微波湿温探测仪;在轨测试;定标精度验证【作者】郭杨;卢乃锰;漆成莉;谷松岩;许健民【作者单位】南京信息工程大学,南京 210044;国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京100081;国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京100081;国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京100081;国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京100081;国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P4121 引言风云三号C星是我国第二代极轨气象卫星的首发业务应用卫星，于2013年9月23日成功发射.微波湿温探测仪（MWHTS）是装载在风云三号C星上的重要仪器之一，它和升级以后的微波温度计II型（MWTS－II），红外分光计（IRAS）构成大气垂直探测仪器组，获取全球大气水汽和温度垂直分布数据，获取与台风、暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数，得到全球数值天气预报同化专家的广泛关注.MWHTS的前身是装载在FY－3A和FY－3B上的微波湿度计（MWHS），MWHS资料已经用于反演大气水汽，估计降水，预报台风路径和ECMWF的同化系统等（陆其峰，2011；何杰颖和张升伟，2012；杜明斌等，2012；崔林丽等，2012；杨引明等，2012）.国际上在轨运行的同类微波载荷有美国NOAA系列卫星上的AMSU－B、HSB和 MHS，欧洲METOP卫星上的AMSU－B和MHS以及美国2011年发射的 Suomi National Polar－Orbiting Partnership（SNPP）上的ATMS.星载微波仪器的定标主要包括发射前在地面真空罐里进行的辐射定标和发射后在轨定标两方面.发射前地面定标为仪器在轨定标提供基础参数，确定仪器在真空条件下的定标准确度和灵敏度等主要技术指标（Saunders et al.，1995；NPP ATMS Science Team，2007；JPL，2012）.AMSU－B、HSB、MHS和AMTS在轨星上定标都采用两点定标的方式进行.但是，由于无法确定观测目标的亮温真值，因此对这类微波仪器在轨定标精度的评估并没有直接方法.目前国际上普遍采用外场辐射校正，同类载荷交叉比对，正演辐射传输模式模拟和仪器实际观测之间的偏差分析等方式对微波仪器在轨定标精度进行验证.地表比辐射率的不确定性和观测样本的不足都会影响外场辐射校正方法对仪器定标精度的评估；同类载荷交叉比对方法存在参考载荷在轨辐射定标结果精度未知的不确定性；正演辐射传输模式的精度会影响利用模式模拟结果和仪器实测值的偏差特性来评估仪器精度的准确性.尽管上述验证方法都会存在一定弊端，但在检验真值未知的情况下综合利用多种手段来评估仪器精度具有可行性.利用上述方法，国内外学者已经对这类微波大气垂直温湿度探测载荷的在轨工作性能，数据质量以及仪器探测资料在数值天气预报系统中的应用效果进行了广泛深入地研究分析（Prigent et al.，2005；Zhao et al.，2005；Karbou et al.，2010；Weng et al.，2012；Weng et al.，2013；Bormann et al.，2013；Kim et al.，2014）.MWHTS在发射前开展了地面热真空试验，获得了星载定标系统基础参数.在风云三号C星发射后，MWHTS于2013年9月30日13时34分打开，打开后各通道进入正常工作状态.本文利用微波湿温探测仪在轨正常运行后2013年10月1日—12月31日三个月在轨测试数据，对MWHTS的仪器功能和通道性能进行监测分析，并完成了仪器在轨辐射定标，最后对定标结果进行分析验证，为MWHTS资料正式业务应用奠定基础.2 MWHTS仪器简介MWHTS的技术体制和FY－3A／B星微波湿度计（MWHS）相同（张升伟等，2008），都是超外差式接收机的全功率型微波辐射计，表1列出了微波湿温探测仪的仪器特征.作为MWHS的升级，MWHTS在探测通道上增加了位于氧气吸收线118.75GHz 附近的8个探测通道用于大气温度的垂直探测；在183.31GHz水汽吸收线附近新增了两个探测通道用以获得更加精细的大气水汽垂直分布信息；在89GHz和150GHz的大气窗区也设置有两个探测通道可用于进行降水判识.设置在118.75GHz的一组毫米波探测通道是国际上业务卫星首次使用的大气探测通道，这组通道和183.31GHz通道对大气进行联合探测，将提供更加精细的大气温湿度垂直分布信息，为数值预报和气候研究提供丰富信息.MWHTS具体通道设置见表2.针对118.75GHz和183.31GHz通道，国内外学者已经利用正演辐射传输模拟的方法研究了这些高频微波通道的辐射特征和敏感性（陈洪滨，1999；Evans et al.，1998，1999；Staelin et al.，2000；Bizzarri et al.，2002；Leslie和Staelan，2002；陈洪滨和林龙福，2003；Peigent et al.，2006），为MWHTS 资料在的大气参数反演、台风监测和数值预报同化应用等方面提供了理论基础. 表1 FY－3CMWHTS仪器特征Table 1 FY－3CMWHTS instrumentchar acteristics±53.35°扫描成像点数 98个点／每条扫描线在轨定标周期性两点定标扫描周期 2667ms两副天线间配准精度0.1°（方位、俯仰）天线指向精度±0.10°量化等级 14比特参数指标对地扫描张角表2 FY－3CMWHTS通道特征参数Table 2 FY－3CMWHTS channel characteristics序号中心频率（GHz）极化带宽（MHz）频率稳定度（MHz）动态范围（K）灵敏度（K）定标精度（K） 3dB波束宽度主波束效率（%）主要应用目的189.0 V 1500 50 3～340 1.0 1.3 2.0° ＞92背景微波辐射探测、降水检测2118.75±0.08 H 20 30 3～340 3.6 2.0 2.0° ＞923 118.75±0.2 H 100 30 3～340 2.0 2.0 2.0° ＞92 4 118.75±0.3 H 165 30 3～340 1.6 2.0 2.0° ＞92 5 118.75±0.8 H 200 30 3～340 1.6 2.0 2.0° ＞92 6 118.75±1.1 H 200 30 3～340 1.6 2.0 2.0° ＞92 7 118.75±2.5 H 200 30 3～340 1.6 2.0 2.0° ＞92 8 118.75±3.0 H 1000 30 3～340 1.0 2.0 2.0° ＞92 9 118.75±5.0 H 2000 30 3～340 1.0 2.0 2.0° ＞9210 150.0 V 1500 50 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95大气温度和降水参数垂直结构探测背景微波辐射探测、降水检测11183.31±1 H 500 30 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95 12183.31±1.8 H 700 30 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95 13 183.31±3 H 1000 30 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95 14 183.31±4.5 H 2000 30 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95 15 183.31±7 H 2000 30 3～340 1.0 1.3 1.1° ＞95大气湿度垂直结构探测3 MWHTS在轨性能监测与定标MWHTS在轨星上辐射定标是将仪器的原始遥感计数值转换成微波辐射物理量的过程.定标过程所使用的基础数据包括星上内部热源黑体和冷空观测计数值、内部热源黑体PRT测量温度和仪器工作温度等.MWHTS的定标基础数据受仪器性能和平台环境变化的影响有时会发生跳变从而失去代表性，进而影响仪器定标精度.因此，需要对定标基础数据进行监测分析，订正掉数据中的异常值，生成定标系数. 图1和图2分别是MWHTS 15个探测通道从2013年10月1日—12月31日在轨运行三个月内对仪器内部热源黑体的观测计数值和对外部冷空的观测计数值.可以看出，MWHTS每个通道对内部黑体和外部冷空的观测响应具有一致性.通道15冷源观测计数值的变化趋势和其他通道相当，但热源观测计数值在前期跳变剧烈，随着监测时间的增长跳变幅度有减缓趋势，该通道的工作性能有待进一步监测分析. 图3是MWHTS从2013年10月1日—12月31日在轨运行三个月的内部黑体温度和仪器温度变化情况.MWHTS的89GHz和118.75GHz共用一个天线和热定标源，150GHz和183.31GHz共用一个天线和热定标源.利用5个铂电阻（PRT）对星上每个热源黑体进行温度测量，PRT观测的平均值即为热源的温度.MWHTS 在轨运行期间，内部黑体和仪器自身不具有主动温控能力，受卫星平台热力条件制约被动温控，由图3可以看出，MWHTS在轨工作时，热源黑体温度稳定，仪器温度和黑体温度有缓慢上升并趋于平稳趋势，这和平台与太阳之间的位置关系密切相关.在MWHTS定标过程中对定标基础数据进行质量控制可以保证仪器在轨定标的精度和稳定性，质量控制的具体方法和步骤和FY－3A微波湿度计相同（Gu et al.，2012）.MWHTS在轨辐射定标方程和FY－3B微波湿度计相同，如公式（JPL，2012）（1）—（6）：其中，C，Cw和Cc分别为MWHTS对地观测，对内部热源观测和对冷空观测的计数值，R，Rw和Rc分别为MWHTS对地，对热源和冷空观测的辐射量，g为增益，q为非线性项.非线性项q是由发射前地面热真空试验得到，q的计算公式中Rs和Cs分别是地面热真空试验中变温源辐射量和辐射计观测的变温源计数值，Rm是由两点定标方法得到的变温源辐射量.辐射量和亮温的转化基于普朗克公式. 经过质量检验的在轨定标基础数据，结合发射前真空试验得到的非线性订正项，根据以上在轨定标公式和仪器天线订正系数（厂商提供的查找表），完成MWHTS对地观测的定标.图1 FY－3CMWHTS 15个通道对内部热源黑体观测计数值三个月在轨测试期间随时间的变化Fig.1 Warm blackbody calibration counts as a function of date since launch for FY－3CMWHTS in three month图2 FY－3CMWHTS 15个通道对冷空观测计数值三个月在轨测试期间随时间的变化Fig.2 Cold space calibration counts as a function of date since launch for FY－3CMWHTS in three month图3 FY－3CMWHTS热源黑体温度（a）和仪器温度（b）三个月在轨测试期间随时间的变化Fig.3 Blackbody temperature（a）and instrument temperature （b）as a function of date since launch for FY－3CMWHTS in three month 4 MWHTS定标精度评估MWHTS在轨辐射定标结果的精度和偏差特性是资料定量应用的关键.MWHTS定标精度的评估可以通过在轨场地定标，同类载荷在轨观测亮温直接交叉比对，借助正演辐射传输模式的仪器观测偏差分析等多种方法进行（Yang et al.，2012；Qi et al.，2012）.4.1 场地定标分析云南普洱热带雨林是微波辐射校正的外场试验地，2013年12月5—13日开展了星地同步野外观测试验.根据FY3C的卫星轨道预报时间，选取卫星通过辐射校正场上空时、大气状况满足辐射校正观测规范要求的时间释放探空气球并进行地面同步观测，获取大气温湿廓线和地面温度等大气参数信息，再利用微波逐线正演辐射传输模式MonoRTM（Monochromatic Radiative Transfer Model）（Clough et al.，2005）模拟 MWHTS的上行微波辐射亮温，与MWHTS实际观测结果进行对比分析，具体流程如图4所示.晴空条件下定标观测结果分析见图5，图中实心圆加实线表示MWHTS各通道的定标精度设计指标，正方形加虚线表示野外场地定标结果，由图可见，MWHTS除通道14的定标亮温偏差超过3K外，其他通道的定标精度均小于1.3K.图4 FY－3CMWHTS场地定标流程Fig.4 FY－3CMWHTS flow chart of post launch site calibration图5 FY－3CMWHTS场地定标结果Fig.5 Results of post launch site calibration for FY－3CMWHTS4.2 在轨同类载荷交叉比对分析两个通道特性一致的同类星载被动微波载荷同时观测同一目标，观测亮温的差异主要取决于两个载荷的定标系统偏差.因此，可利用已经得到广泛应用和验证的同类微波载荷对MWHTS进行交叉比对，从而评价定标精度.选取美国新一代极轨环境卫星SNPP上的ATMS作为MWHTS的参考载荷，ATMS和MWHTS一样，都是可以同时进行大气温度和湿度探测的星载微波仪器.它们利用183.31GHz进行大气湿度探测的频点相同，在大气温度探测频点，ATMS沿袭了NOAA系列的AMSU－A在50～60GHz的氧气吸收带设置通道.MWHTS和ATMS的相似通道由表3给出，由表可见，两个仪器在窗区通道的中心频点有所差异，MWHTS通道1和通道10的中心频点分别设置在89GHz和150GHz，ATMS的对应通道中心频点设置在88.2GHz和165.5GHz.研究中进行交叉比对的通道为MWHTS通道1，通道10和通道11—15.表3 FY－3CMWHTS和SNPP ATMS对应通道表Table 3 Corresponding channels between FY－3CMWHTS and SNPP ATMS中心频率（GHz）MWHTS通道号ATMS 88.2116 118.75±0.08 2 —118.75±0.23 —118.75±0.3 4 —118.75±0.8 5 —118.75±1.16 —118.75±2.5 7 —118.75±3.0 8 —118.75±5.0 9 —150.0／165.5 10 17 183.31±11122183.31±1.81221183.31±3 13 20 183.31±4.5 14 19通道号89.0／183.31±7 15 18基于 SNO （Simultaneous Nadir Overpass）技术（Cao et al.，2005；Yan and Weng，2008），选取2013年12月7—11日FY3C和SNPP轨道相交时对应通道的观测亮温进行比对分析.观测亮温时空匹配及均匀性检验的条件为：观测时间差异小于20 min，观测角度在星下点附近差异小于5°，观测像元中心距离小于3km，观测像元周围3×3像元内的亮温标准差小于1K.对匹配上的观测亮温进行比对分析，结果如图6所示.对于每个交叉比对通道，图中都分别给出了MWHTS和ATMS观测亮温的散点分布（图中红线是y＝ax＋b的散点拟合直线，绿线是y＝x的对角线），以及ATMS和MWHTS观测亮温差的频率分布图.由图可见，MWHTS窗区通道（通道1和通道10）和对应的ATMS两个窗区通道（通道16和通道17）的观测亮温偏差较大，这是由于两个仪器的窗区通道中心频点设置存在差异所引起（如表3所示），MWHTS通道10和ATMS通道17的中心频点差异最大，所以其亮温偏差也最大；MWHTS通道13和通道14受到150GHz的谐波干扰，和ATMS通道20和通道19的观测亮温偏差次大；两个仪器其他可比通道的观测亮温一致性较好.图6 FY－3CMWHTS和SNPP ATMS相应通道交叉比对的亮温散点分布和偏差特征（A）MWHTS通道1；（B）MWHTS通道10；（C）MWHTS通道11；（D）MWHTS通道12；（E）MWHTS通道13；（F）MWHTS通道14；（G）MWHTS通道15.Fig.6 Brightness temperature and bias characteristics for each corresponding channels of FY－3CMWHTS versus that of SNPP ATMS （A）MWHTS channel 1；（B）MWHTS channel 10；（C）MWHTS channel 11；（D）MWHTS channel 12；（E）MWHTS channel 13；（F）MWHTS channel 14；（G）MWHTS channel 15.表4给出了MWHTS和ATMS观测亮温交叉比对的偏差均值和标准差具体数值.偏差均值表示两个仪器观测亮温的绝对差异，标准差表示两个仪器观测亮温偏差的稳定性.对于数值同化预报应用而言，偏差易于订正，标准差的订正比较困难.从表4可以看出，除了中心频点设置存在差异的窗区通道外，MWHTS和ATMS可比通道的观测亮温误差标准差都小于1K.表4 FY－3CMWHTS和SNPP ATMS观测亮温交叉比对的偏差和标准差Table 4 Mean and standard deviation of observations between FY－3CMWHTS and SNPP ATMS110 111213 14 15偏差均值（K） 2.0802 8.1423 0.2707 0.8546－2.2035 －3.9417 0通道.7051标准差（K） 1.2623 4.3075 0.9470 0.81830.8603 0.9516 0.93614.3 基于正演辐射传输模式的偏差分析基于微波正演辐射传输模式，对MWHTS各通道进行上行辐射亮温模拟，模拟结果（O）和仪器实际观测的亮温（B）之间的差异记为“O－B”，对偏差值“O－B”进行统计特征分析是评估仪器定标精度的另一种方法.本文所用正演模式是由美国卫星数据同化联合中心开发的CRTM（Community Radiative Transfer Model）（Weng et al.，2005；Weng，2007），模式的输入廓线由美国国家环境预测中心的全球数据同化系统GDAS（Global Data Assimilation System）提供.考虑到正演辐射传输模式的计算精度，CRTM的模拟范围定为南北纬45°之间海洋下垫面的晴空情况，为了和上一节交叉比对方法统一，模拟时间段也定为2013年12月7—11日.根据FY3C业务系统生成的VIRR和VASS匹配数据剔除有云像元.表5给出MWHTS“O－B”的偏差均值和标准差，为了更好的分析MWHTS的仪器特性，表5也给出了同一时间段内ATMS相应通道的“O－B”统计结果.偏差分析结果表明，在MWHTS窗区通道（通道1，通道10）和ATMS相应的窗区通道（通道16和通道17）“O－B”的标准差都较大，这是由于正演辐射传输模式中地表发射率很难确定，而窗区通道穿透性高，受地表发射率影响很大，因此窗区通道的标准差大.同样的原因，越靠近氧气吸收线和水汽吸收线远翼的通道，权重函数越接近地面，通道“O－B”的标准差越大.在118.75GHz氧气吸收线附近的温度探测通道标准差小.在183.31GHz附近的水汽吸收通道，MWHTS通道13和通道14的偏差均值大于－ATMS的相应通道，和上一节交叉比对的结果一致；通道11，12和15的偏差均值小于ATMS的相应通道.MWHTS“O－B”的标准差和同类微波载荷ATMS的相应通道相当.表5 FY－3CMWHTS和SNPP ATMS偏差分析结果Table 5 Mean and standard deviation of“O－B”difference for FY3CMWHTS and SNPPATMSNPP ATMS通道号偏差均值（K）FY3CMWHTS Soumi／标准差（K）通道号偏差均值（K）标准差（K）CH1 －2.97 4.03 CH16 －4.013.49 CH2 －0.93 0.43 ———CH3 －0.020.23 ———CH4 －1.98 0.29 ———CH5 0.28 0.27 ———CH6 －0.34 0.48 ———CH7 0.78 1.8 ———CH8 0.8 2.26 ———CH9 3.94 3.6 ———CH10 －4.323.06 CH17 －1.73 3.45 CH113.97 1.36CH22 4.521.33 CH121.74 1.47 CH212.47 1.34 CH13 3.03 1.7 CH20 0.89 1.57 CH14 3.18 2.08 CH19 －0.221.93 CH15 －1.212.39 CH18 －1.612.44值得注意的是仪器中心频率的漂移，正演模式模拟计算的精度以及模式输入廓线自身的误差都会对“O－B”产生影响.但是对于首次使用的探测频点而言（如118.75GHz通道），由于国际上没有同类载荷可以进行交叉比对，借助于正演辐射传输模式计算得到“O－B”偏差的分析结果可以在一定程度上反映仪器整体定标情况.MWHTS采用切轨扫描的方式获得观测数据，利用这种方式进行探测的仪器数据往往伴随有角度依赖特性，即临边特性，这种特性除了有大气程辐射的影响外，也与天馈系统的匹配和天线指向误差有关.大气的不均一性会随着仪器观测角度的增加而增加，仪器观测辐射在扫描角度大的时候会出现阻挡，正演辐射传输模式在模拟过程中很难解决这些问题，从而会使模拟结果和仪器观测结果产生误差（Weng et al.，2012）.为分析MWHTS观测数据对角度依赖的特征，根据仪器扫描角度，对前面计算的“O－B”数据进行统计分析，图7给出了 MWHTS 15个通道升轨（实线）和降轨（虚线）“O－B”偏差结果对角度依赖的情况.从图中可以看到，通道1，通道7—13和通道15偏差对角度依赖特性明显，其他通道的这种依赖比较弱；每个通道偏差分布线都存在一定程度的抖动，具体成因还需进一步研究；MWHTS的大部分通道“O－B”偏差随扫描角度的变化在升轨和降轨时差异较小，在通道13和14这种差异比较明显.卫星资料应用于数值天气预报时，假定观测误差满足无偏高斯分布，因此对这种角度依赖产生的误差进行评估和滤除非常重要（Harris and Kelly，2001；Zou et al.，2011）.通过上述三种方法对MWHTS的定标精度进行评估发现，通道14的偏差较大，该通道资料在数值同化应用时需要进行偏差订正；通道1，通道7—13和通道15偏差对角度依赖特性明显，资料定量应用时需注意临边效应的影响.ATMS利用发射前地面真空试验数据结合在轨仪器温度得出仪器各通道天线亮温的准确度在0.5K以内，采用“O－B”偏差分析方法来评估仪器观测亮温的定标精度（Weng et al.，2013；Kim et al.，2014）.MWHTS定标精度的评估只针对仪器观测亮温进行，天线温度到仪器温度转化过程中的误差分析还有待进一步研究.通过MWHTS和ATMS各自“O－B”偏差特性的分析可以看出，MWHTS和ATMS频率一致的15个水汽探测通道，除MWHTS通道15定标精度略优于ATMS外，其他4个通道的定标精度都略低于ATMS.5 结论图7 晴空条件下海洋表面FY－3CMWHTS 15个通道观测与CRTM模拟之间的偏差对扫描角度的依赖（实线为升轨，虚线为降轨）Fig.7 Scan－Dependent biases of FY－3CMWHTS each channel at ascending（solid）and descending nodes（dashed）under clear sky and over oceanMWHTS装载于FY－3C卫星上具有对全球大气湿度和温度进行同步探测的能力，其设置于118.75GHz的8个温度探测通道因其唯一性而备受关注.在仪器探测资料的定量应用之前，对仪器性能和定标精度进行在轨测试必不可少.本文利用MWHTS在轨正常工作后的三个月数据，对仪器在轨定标的基础数据：冷空和黑体计数值，黑体和仪器温度进行监测分析和质量检验，并对通过质检的数据进行在轨定标生成MWHTS观测亮温数据，最后通过场地定标、交叉比对和“O－B”偏差分析三种方式对仪器定标精度进行评估验证.结果表明：（1）MWHTS仪器温度和黑体温度受卫星平台的热力约束缓慢上升趋于平稳.MWHTS通道15的黑体观测计数值在轨工作前期变化剧烈，随在轨运行时间的增加跳变渐缓.（2）三种对MWHTS定标精度进行评估的方法都表明通道14的亮温偏差较大，这是因为该通道受到150GHz的谐波干扰造成.但是从卫星资料同化应用更为重要的标准差来看，MWHTS和ATMS可比通道的亮温标准差在同一水平.（3）对于首次使用的118.75GHz频点，场地定标精度都小于1.3K；“O－B”偏差分析结果显示，在118.75GHz吸收线中心附近的通道2—6标准差在0.5K之内，在远翼通道标准差较大.（4）对MWHTS观测和模式模拟偏差对角度依赖性的分析表明仪器通道1，通道7—13和通道15偏差对角度依赖特性明显，其他通道的这种依赖性较弱. MWHTS通过在轨测试后将投入业务运行，仪器的探测资料将在大气温湿廓线反演，台风夜间定位和强度发展潜势等多方面的诊断分析以及数值天气预报中发挥作用.本文的研究结果将为MWHTS资料的定量应用提供有力支撑.本研究在对风云三号C星微波湿温探测仪进行定标和验证的过程中，在轨定标所用内部热源黑体的温度设定在280K附近，而观测目标亮温超过280K时，定标过程中采取外推的方式进行，因此今后设计时，需要提高仪器热源黑体温度的设定.另外，MWHTS在轨定标所用非线性订正量是通过发射前真空试验得到，以后将设计在轨多点定标系统，使得仪器在轨运行时能直接测量得到非线性订正量. ReferencesBizzarri B，Albin J G，Staelin D H，et al.2002.Requirements and perspectives for MW／sub－mmsounding from geostationary satellite.EUMETSAT Meteorological Satellite Conference，97－105. Bormann N，Fouilloux A，Bell W.2013.Evaluation and assimilation ofATMS data in the ECMWF system.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，118（23）：12970－12980.Cao C，Xu H，Sullivan J，et al.2005.Intersatellite radiance biases for the High－ResolutionInfrared Radiation Sounders（HIRS）on board NOAA－15，－16，and －17from simultaneous nadir observations.Journal of Atmospheric ＆ Oceanic Technology，22（4）：381－395.Chen H B.1999.Remote sensing of the atmosphere with the millimeter and sub－millimeter wave radiometry from the space.Remote Sensing Technology and Application （in Chinese），14（2）：49－54.Chen H B，Lin L F.2003.Numerical Simulation of Temperature Profile Retrievals from the Brightness Temperatures in 6Channels near118.75GHz.Chinese Journal of Atmospheric Sciences （in Chinese），27（5）：894－900.Clough S A，Shephard M W，Mlawer E J，et al.2005.Atmospheric radiative transfer modeling：A summary of the AER codes.Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer，91（2）：233－244.Cui L L，Yang Y M，You R，et al.2012.Applicationstudy of FY－3A／MWHS in quantitativeprecipitation estimation.Plateau Meteorology （in Chinese），31（5）：1439－1445.Du M B，Yang Y M，Yang Y H，et al.2012.Bias correction for FY－3Amicrowave sounding data with its application to typhoon track forecast.Journal of Applied Meteorological Science （in Chinese），23（1）：89－95.Evans K F，Walter S J，Heymsfield A J，et al.1998.Modeling of。

第39卷第6期2020年12月Vol.39No.6December2020红外与毫米波学报J.Infrared Millim.Waves文章编号：1001-9014(2020)06-0802-08DOI：10.11972/j.issn.1001-9014.2020.06.020 FY-3气象卫星可见光红外扫描辐射计冷空间基准采样区观测到月球后的现象张锷2,I##1,张里阳3(1.中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室，上海200083；2.中国科学院大学杭州高等研究院，浙江杭州310024；3.国家卫星气象中心,北京100081)摘要:FY-3气象卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)冷空间基准采样区在特定时刻观测到月球，使该时刻遥感图像出现地球区信号码值减小甚至无码值的条带状异常区域，对遥感数据产生影响。

根据VIRR轨道运行特点、在轨工作模式和冷空间数据采样机理，分析了VIRR冷空间采样区观测到月球并影响遥感数据的原因，阐述了VIRR扫描镜像旋转引起冷空间采样时月球图像通道间配准错位的机理，通过卫星轨道仿真计算了一年周期内出现此种现象的时间及规律，对受影响的遥感数据提出了处理建议，对数据修正作了初步尝试并对数据修正的可能性作了分析。

关键词：可见光红外扫描辐射计；冷空间；基准采样；月球中图分类号:TH741 文献标识码：AThe phenomena of lunar observation in cold space referencesampling area of Visible and Infrared Radiometer on FY-3Meteorological SatelliteZHANG E1，,CHEN Shuai-Shuai1,ZHANG Li-Yang3(1.Key Laboratory of Infrared System Detection and Imaging Technology,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences Shanghai200083China；2.Hangzhou Institute f'or Advanced Study,University of Chinese Academy of Sciences,Hangzhou310024,China;3.National Satellite Meteorological Centre,Beijing100081)Abstract:The moon is observed at a specific time in the cold space reference sampling area of the visible infrared radi­ometer(VIRR)of FY-3meteorological satellite,which makes the remote sensing image appear abnormal area of strip image with reduced or even no code value in the earth region at that time which has an impact on the remote sensing da­ta.Based on the characteristics of VIRR orbit operation,on orbit working mode and cold space data sampling mecha­nism,this paper analyzes the reasons why the moon is observed in the cold space sampling area of VIRR and affects the remote sensing data.The mechanism of registration dislocation between lunar image channels caused by the rotation of VIRR scanning image in cold space sampling is expounded.The time and regularity of this phenomenon in one year pe­riod are calculated by satellite orbit simulation.The processing suggestions for the affected remote sensing data are put forward.The preliminary attempt of data correction is made and the possibility of data correction is analyzed.Key words:visible and infrared radiometer(VIRR),cold space,reference sampling,moonPACS：42.79.Qx,07.05.Pj收稿日期：2020-06-19,修回日期：2020-09-10Received date：2020-06-19,Revised date：2020-09-10基金项目：国家重点研发计划/2018YFA0605501,2018YFB0504900,2018YFB0504901),国家自然科学基金/41871249)Foundation items：Supported by National Key R&D Projects/2018YFA0605501,2018YFB0504900,2018YFB0504901),National Natural Sci­ence Foundation of China(41871249)作者简介/Biography)：张锷(1968-),男,浙江杭州人,研究员，博士，主要从事空间光电遥感探测技术的研究*通讯作者/Corresponding author):E-mail:zeshcn@6期张锷等:FY-3气象卫星可见光红外扫描辐射计冷空间基准采样区观测到月球后的现象803引言可见光红外扫描辐射计(Visible and Infrared Radiometer,VIRR)是风云三号气象卫星前三颗星的基本配置,其历史可追溯至1988年我国发射的第一颗气象卫星风云一号,之后在1999年和2002年发射的风云一号C、D卫星上VIRR均实现了长寿命稳定业务运行。

基于FY3热红外数据的地表温度反演方法研究鲍艳松;李紫甜;王冬梅;闵锦忠;严婧【摘要】使用中分辨率大气辐射传输模式MODTRAN模拟风云三号卫星(FY3)热红外通道数据,基于模拟数据,利用分裂窗温度反演方法,建立地表温度反演模型.利用平均比辐射率方法确定像元比辐射率,并将该反演模型用于江苏省3个时次(2012年1月23日、2月3日和2月11日)的地表温度反演.将反演结果与MODIS的温度产品进行了对比分析,分析反演模型的系统偏差,并对反演模型进行修订.验证试验结果表明:修订后模型反演的地表温度与MODIS温度产品的平均相关系数为0.877,均方根误差为1.33 K;相比于同时期的FY3温度产品,所建模型反演的地表温度与MODIS温度产品更为接近.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2014(045)006【总页数】9页(P266-274)【关键词】风云三号卫星;地表温度;遥感反演【作者】鲍艳松;李紫甜;王冬梅;闵锦忠;严婧【作者单位】南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京210044;南京信息工程大学大气物理学院,南京210044;江苏省水利科学研究院,南京210017;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京210044;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京210044【正文语种】中文【中图分类】P407.1;P423.7引言地表温度（Land surface temperature，LST）是影响区域和全球尺度陆面过程的一个重要因子，是陆-气交界面通量计算的重要参数［1］，直接决定地表的长波辐射［2］，并间接影响潜热和显热通量［3－4］。

它在农业、气象、水文、地质和全球模式中有着广泛的应用［5］。

对于地球科学众多研究领域，获取大范围的高时空分辨率的地表温度资料至关重要。

遥感探测技术可以获得大范围、时间连续的地表温度，能够准确反映地表温度的时空分布［6］。

1、可见光红外扫描辐射计(VIRR)
可见光红外扫描辐射计有10个1公里分辨率的光谱通道，其中既有高灵敏度的可见光通道，又有三个红外大气窗区通道。

可见光红外扫描辐射计主要用途是监测全球云量，判识云的高度、类型和相态，探测海洋表面温度，监测植被生长状况和类型，监测高温火点，识别地表积雪覆盖，探测海洋水色等。

可见光红外扫描辐射计光谱特征
2. 中分辨率光谱成像仪(MERSI)
中分辨率光谱成像仪可以探测来自地球大气系统的电磁辐射，得到20个通道的多光谱信息。

通过成像，可以实现植被、生态、地表覆盖分类以及积雪覆盖等陆表特性全球遥感监测；仪器第8－16的短波通道为高信噪比窄波段通道，能够实现水体中的叶绿素、悬浮泥沙和可溶黄色物质浓度的定量反演；仪器的2.13微米通道对气溶胶相对透明，结合可见光通道，可实现陆地气溶胶的定量遥感；0.94微米近红外水汽吸收带的3个通道，可增强对大气水汽特别是低层水汽的探测能力；250米分辨率的可见光三通道真彩色图像，可实现多种自然灾害和环境影响的图像监测，监测中小尺度强对流云团和地表精细特征。

中分辨率光谱成像仪能高精度定量遥感云特性、气溶胶、陆地表面特性、海洋水色、低层水汽等地球物理要素，实现对大气、陆地、海洋的多光谱连续综合观测。

中分辨率光谱成像仪通道性能要求。

中国气象学会 2022年全国卫星数据同化研讨会暨首届云雨
区卫星数据同化研讨会举办
佚名
【期刊名称】《新媒体研究》
【年(卷),期】2022(8)17
【摘要】8月24日—26日,由中国气象学会、中国气象局地球系统数值预报中心共同主办,内蒙古自治区气象局、内蒙古自治区气象学会、中国气象学会卫星气象学委员会、中国气象学会数值预报委员会承办,兴安盟气象局、阿尔山市气象局、浙江大学、复旦大学、南京信息工程大学、成都信息工程大学和中山大学等单位协办的“2022年全国卫星数据同化研讨会暨首届云雨区卫星数据同化研讨会”在内蒙古阿尔山市举办。

【总页数】1页(P8-8)
【正文语种】中文
【中图分类】P4-2
【相关文献】
1.多源极轨气象卫星热红外波段数据的同化方法研究
2.气象卫星热红外波段数据同化的实现
3.FY-3号气象卫星的热红外数据同化方法研究
4.\"张衡一号\"卫星数据发布仪式暨中国\r电磁监测试验卫星工程第三届\r国际研讨会会议纪要
5.第八届国际高血压及相关疾病学术研讨会暨2006国际高血压学会年会北京卫星会—第8届国际高血压及相关疾病学术研讨会暨2006国际高血压学会年会北京卫星会
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FY3VIRR数据的积雪遥感监测分析张旭;杨志华;杨昌军;李杨【摘要】以FY-3可见光与红外辐射计（VIRR）为主要数据，利用FY3VIRR 1、6、10通道数据，以指数法和光谱阈值相结合的多光谱积雪监测算法对2013年阿勒泰地区卫星数据进行积雪监测处理。

处理结果与MODIS积雪监测业务产品对比分析得出：利用FY3VIRR可以实现对研究区的积雪遥感监测，监测结果与现有MODIS积雪监测业务产品较一致，具有可比性。

%Based on the 3rd Fenyun series of the second generation of the polar-orbiting operational environmental and meteorological satellite,we used the normalized difference snow index (NDSI)and the spectral threshold algorithm method for monitoring snow cover of the Altay region in 2013. Through the comparative analysis of the FY3VIRR results and the processed snow cover monitoring data with MODIS product, we found that the FY3VIRR data can be achieved on the snow cover information on this study area and the method is simple and effective. These results indicated that the FY-3VIRR snow cover monitoring results with MODIS snow monitoring products is consistent and comparable.【期刊名称】《沙漠与绿洲气象》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】6页(P83-88)【关键词】FY3VIRR;积雪覆盖;遥感监测【作者】张旭;杨志华;杨昌军;李杨【作者单位】新疆维吾尔自治区气候中心，新疆乌鲁木齐830002;新疆维吾尔自治区气候中心，新疆乌鲁木齐830002;国家气象卫星中心，北京 100081;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】P426.635;TP873张旭，杨志华，杨昌军，等.基于FY3\VIRR数据的积雪遥感监测分析[J].沙漠与绿洲气象，2016，10（3）：83-88.雪是重要的淡水资源，是影响全球气候的重要因素之一[1]。