9道微波辐射计测量反演大气折射率剖面

３ 高频氧气吸收线用于反演大气温度廓线
目前已采用１１８．７５ ＧＨｚ氧气吸收线附近通道反演温度廓线ｎｕ，其优点有：①与５０～７０
Ｃｍｚ吸收带相比，空间分辨率可提高一倍；②是一条几乎完全对称和孤立的吸收线，离其它
Ｏ。吸收线足够远，因此可忽略重叠（ｏ、啊ｋＬｐｉｎｇ＞效应；③与红外波段相比，具有一定穿透云的
Ｗａｎｇ等嘲还考察了云对毫米波反演水汽廓线的影响。航飞反演结果表明，在有云大气 时的大多情况（８０％），云的影响不大，但在雷暴上空反淡精度很差。Ｂｕｍ８等㈣提出，根据 １８３．３士３ ＧＨｚ与１８３．３士１ ＧＨｚ的亮温差，可以在水汽廓线反演前去除强对流降水区域。
如果高频接收元器件研制方面有突破的话，那么还可使用更高频率的水汽共振吸收线 来反演大气水汽／廓线。Ｂｈｃｋｗｅｕ和Ｓ蚀ｄｉｎｎｌ’用数值模拟方法，考察了用３８０．２ ＧＨｚ水汽吸 收线反演水汽廓线的能力：结果表明，使用具有更好的空间分辨的３８０．２ ＧＨｚ附近通道，在 ４００ ｍｂ（约７．３ ｋｍ）以下反演效果不如１８３．３ Ｇ】舷，但在４００ ｍｂ以上效果较好。
万方数据
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遥感技术与应用
第１４卷
直到８８０ ＧＨｚ，具体是１５０，２２０，３４０，５００，６３０和８８０ Ｇ脚。结果表明，５００ ＧＨｚ以上高频也
可以遥感探测高层卷云，但由于水汽的吸收衰减，遥感低卷云的能力大大减弱。在高频，亮温 变化几乎正比于卷云柱水量（ｉｃｅ ｗａｔｅｒ ｐａｔｈ：ＩＷＰ）；双通道亮温差允许确定粒子平均尺寸。
第１４卷第２期 １９９９年６月
遥感技术与应用
融ｅＭＯＴＥ ＳＥＮＳ矾Ｇ ＴＥＣ｝玎ｑ０队）ＧＹ ＡＮＤ ＡＰＰＵＣＡＴｌ０Ｎ
ｙ以．１４ⅣＤ．２ Ｊｋ扎．１９９９
利用高频微波被动遥感探测大气

表1：各种卫星携带的微波辐射计的名称和波段特征
卫星
Nimbus-7 & Seasat-A
美国雨云7号和海洋 卫星A
传感器
SMMR (Scanning Multi-frequency Microwave
Radiometer) [美国] 多频率扫描微波辐射计
DMSP (Defense Meteorological Satel含云中的液
态水
不同波段的微波辐射计有不同的专长和用 途
按测量目的区分，微波辐射计可分为探测 仪和成像仪:
➢ 探测仪主要应用在气象卫星上，波段多选 择在氧气和水汽吸收带和附近频率，用于 测量大气垂直温度和湿度廓线，要求大尺 度低分辨率，通常采用垂直轨道扫描方式
➢ 成像仪主要应用在海洋卫星上，波段（C、 X、K波段）频率通常较低，分辨率要求较 高，通常采用圆锥形扫描方式。
10.7 (v,h) 19.4 (v,h) 21.3 (v,h) 37.0 (v,h) 89.0 (v,h)
6.8 (v,h) 10.7全极化 18.7全极化 23.8 (v,h) 37.0全极化
350 100 200 400 1,000 3,000
75 x 43 51 x 29 27 x 16 32 x 18 14 x 8 6x4
89.0 5km 3,000
1.1K
表4：AMSR Characteristics
Frequency(GHz)
6.9 10.65 18.7 23.8 36.5 89.0 50.3 52.8
Ground Resolution
50km
25km
15km
Bandwidth (MHz)
350 100 200 400 1,000

［ 收稿 日期 ］ ２ ０ ０ ０ ８— ３—１ ；修 回日期 ２
２０ ０ ０ ８— ４—２ ２
［ 作者简介 ］ 王振占（９ ９一） 男 ， １６ ， 河北青龙县人 ， 理学博士 ， 中国科学院空间科学 与应用研究 中心研究员。主要从事微波遥感新技术及 应用 技术研究 ， 中包括全极化微 波辐射测量技术研究 ， 其 海洋大气参数 的反演应用研究 ， 波遥感 器的定标 、 微 检验技术研究 以及太赫 兹大气探测机理研究等。Ｅ—ｍｉ ： ｚ＠ｎ ｒ ａ．ｎ ａ ｗ ｚ ｌ ｓ ｃ ｃ ｌ ｎ
一
一 Ｉ ｅ ） （ ２ Ｅ Ｒ
其 中 ： 是 亮 度温 度 ， 分 别 是 垂 直 和水 平 方 向 Ｅ，
定 的相关关 系 ， 样 就 可 以通 过 对 海 面亮 温 的 测 这 量来反 演海面 风速 的大小 。
微 波辐射 计用 于海 面风速 的测量 已经 有很长 的 历史 。传统 的微波 辐射计 ， 以测量海 面风 速 ， 是 可 但 不能确 定准确 的风 向 。早期 的星载微 波辐射 计进 行
海面风速 测量 通常 使用 水 平 和垂 直 极 化 方 式 ， 为 认
的辐射 电场 的 复 振 幅 ， Ａ是 波 长 ， 是 波 阻抗 ， ． ６Ｗ － １３ １ Ｊ 是 Ｂ ｌｍａｎ常数 （ 文 Ｋ为 开尔 ．８・ ０ Ｋ ｏｚ ｎ ｔ 本 文温 度 ） 。传统 的微 波 辐射 计 测量 的是 目标 微 波 电 磁辐 射亮 温 的前 两 个 正 交 的极 化分 量 ｒ和 ， ｏ
７ 中国工程科学 ６
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而全极化微波辐射计不但测量 目 标微波辐射信号的
两 个单 一 的正交极 化 分 量 ， 并且 测量 这 两 个 正交 极 化分 量 的复相 关量 ， 即在 传 统微 波辐 射 计 功 率 幅度 测 量 的基 础上 ， 一 步测 量 其 相 关 信 息 。这些 相 关 进

目录1微波辐射计应用场合与任务 (2)2微波辐射计组成与关键技术 (3)3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (7)4关于微波辐射计发展的思考建议 (9)参考文献 (10)微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。

微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。

此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。

微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。

但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。

可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。

微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。

对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。

在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。

探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。

被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。

微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。

用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。

提供完备的顾客定制或全球标准算法。

主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。