“空间微波遥感研究与应用”丛书：《气象卫星微波大气遥感》

写作背景

伴随风云气象卫星的发展，我们经历了从半个世纪前相对于发达国家的技术跟跑， 到目前逐步形成与欧美等国际先进气象卫星拥有国的协同发展，而风云卫星微波遥感探测技术的发展，尤其是在静止轨道发展微波探测的技术前沿，让我们有了领跑的机会。

为此我们用了近8年的时间围绕静止轨道微波探测，发展了微波大气探测仿真分析技术，为国家技术发展决策提供支撑。

本书是针对我国风云气象卫星空间微波遥感信息应用方法研究而编写的专著，是《空间微波遥感研究与应用丛书》之一。本书汇集了参与我国风云气象卫星重大工程建设的科研人员在国家 973 项目“复杂自然环境时空定量信息获取与融合处理的理论与应用”和国家重点研发计划“国产多系列遥感卫星历史资料再定标技术”等项目的成果。

以本书作者为主的国家卫星气象中心和中国科学院国家空间科学中心的专家，围绕微波大气温湿廓线反演和降水参数反演的理论与应用问题，开展了深入研究，完成云雨大气微波辐射传输的数值模拟，提出了多变量大气参数反演方法，其成果应用于我国风云气象卫星微波数据处理和产品生成业务系统之中。

在此基础上，以本书作者为主的技术团队，通过工程参数到科学产品的全链路模拟，提出了发展我国静止轨道微波大气探测的技术路线。这一成果为“十二五”国家 863 重点项目“静止轨道微波大气温湿度探测仪器研制”的立项奠定了基础。

多年来，风云卫星微波遥感技术团队以国家重点科技专项和重大工程建设项目为依托，站在国际气象卫星微波遥感的技术前沿，持续开展微波大气遥感理论与应用技术研究，在微波数据处理和产品反演方法研究方面积累了丰富经验。他们是一支活跃在微波遥感技术一线的优秀团队，并在国际上产生了影响。

内容简介

本书是近年来围绕气象卫星微波大气遥感数据应用方法研究的成果总结。

全书共8 章：第1 章概述气象卫星微波大气遥感，介绍目前国内外气象卫星星载微波遥感数据应用的现状；第2 章介绍风云三号气象卫星微波大气遥感辐射传输基本原理，及相关的精确计算模型和快速模型；第3 章阐述静止轨道大气微波遥感仿真分析原理与应用；第4 章介绍气象卫星微波大气参数反演基本原理以及我国风云卫星大气温湿廓线反演算法研究成果；第5 章阐述大气降水参数被动微波遥感反演基本原理及风云卫星降水参数反演算法研究成果；第6 章阐述气象卫星微波遥感信息在热带气旋监测分析中的应用技术及应用成果；第7章介绍气象卫星微波大气探测资料在数值天气预报中同化应用的成果；第8 章介绍风云三号气象卫星微波载荷辐射定标基本原理及技术现状。

全书目录（下滑查看）

第1章气象卫星微波大气遥感简介

1.1风云三号气象卫星大气探测系统发展历程

1.2风云三号气象卫星微波成像仪发展历程

1.3风云三号气象卫星微波载荷性能指标简介

1.3.1风云三号微波温度计

1.3.2风云三号微波湿度计

1.3.3风云三号微波成像仪

1.4当代国外气象应用卫星代表性微波载荷简介

1.4.1先进微波扫描辐射计(AMSR-E/AMSR-2)

1.4.2先进技术微波探测器(ATMS)

1.4.3微波临边探测器(MLS)

1.4.4全球降水测量计划微波成像仪(GMI)

第2章气象卫星微波辐射传输计算

2.1分子大气对微波辐射的吸收

2.2微波辐射的精确计算

2.2.1矢量离散纵坐标辐射传输模式(VDISORT)

2.2.2 LIEBE/毫米波传输模型

2.2.3 MonoRTM模式

2.3微波辐射的快速计算

2.3.1快速透过率计算

2.3.2回归方程解

2.3.3 RTTOV

2.3.4 CRTM

2.4微波地表发射率计算

2.4.1陆表微波辐射特性

2.4.2海表微波辐射特性

2.4.3植被对地表微波辐射特性影响分析

2.4.4地表粗糙度对地表微波辐射特性影响分析

2.4.5地表微波辐射随观测角度的变化

2.5云雨大气微波散射计算

2.5.1云雾、降水对微波辐射的衰减

2.5.2云雨大气快速微波散射辐射计算

第3章静止轨道微波大气探测仿真分析

3.1静止轨道微波大气探测需求分析

3.1.1天气分析技术发展对静止轨道微波大气探测的需求

3.1.2数值天气预报技术发展对静止轨道微波探测的需求

3.1.3世界气象监视网对静止轨道微波探测需求

3.1.4探测台风降水对静止轨道微波资料空间分辨率需求

3.1.5探测台风降水对静止轨道微波资料时间分辨率需求

3.2静止轨道微波探测频点选择的仿真分析

3.2.1大气吸收线分析

3.2.2吸收线频点特性分析

3.3载荷双边带参数设计仿真分析

3.3.1边带中心频点设计仿真分析

3.3.2带宽设计仿真分析

3.4探测敏感度指标设计仿真分析

3.4.1仿真基础数据及模型

3.4.2大气上界微波辐射对大气温度结构的敏感性分析

3.4.3大气上界微波辐射对大气水汽结构的敏感性分析

3.4.4大气上界微波辐射对大气水凝物的敏感性分析

3.5空间分辨率对静止轨道微波探测影响的仿真分析

3.5.1水平空间分辨率对于大气温湿廓线探测精度的影响

3.5.2水平空间分辨率对积云和层云降水测量结果的影响

3.5.3水平空间分辨率对热带气旋不同云区降水测量结果的影响分析

3.6扫描角对静止轨道微波探测影响的仿真分析

3.6.1天线扫描方式分析

3.6.2视场空间一致性分析

3.6.3探测高度影响分析

3.7静止轨道微波大气参数反演仿真分析

3.7.1大气参数反演仿真模拟分析基础

3.7.2大气参数反演仿真模拟分析

第4章气象卫星微波大气参数反演

4.1卫星大气参数反演方法

4.1.1多源卫星数据融合

4.1.2卫星资料质控与检测

4.1.3卫星资料大气廓线反演的统计方法

4.1.4卫星资料大气廓线反演的物理方法

4.2风云三号资料大气温湿廓线反演

4.2.1 VASS数据融合

4.2.2 FY-3A大气温湿廓线反演

4.2.3 FY-3C大气温湿廓线反演

第5章大气降水参数的被动微波遥感原理与应用

5.1微波遥感降水的方法及发展现状

5.1.1微波遥感降水的方法及发展现状

5.1.2微波遥感降水廓线的技术方法

5.2基于星载微波辐射计数据的降水反演原理

5.3 FY-3Ｂ微波成像仪降水反演方法

5.3.1 MWRI微波成像仪降水反演技术流程

5.3.2 MWRI与NSIDC降雨率产品的对比分析

5.3.3 MWRI与TRMM PR降雨率产品的对比分析

5.4 FY-3C微波探测仪降水反演方法

5.4.1多元线性回归反演算法原理

5.4.2 BP神经网络反演算法原理

5.4.3台风降水反演研究

5.5主被动微波遥感器数据结合的微波降水遥感方法

5.5.1 MWRI GPROF物理算法流程

5.5.2 FY-3B MWRI观测亮温校准

5.5.3 MWRI GPROF热带气旋降水反演结果分析

5.6 FY-3C／MWRI业务降水反演算法

5.6.1构建亮温-降雨率先验数据集

5.6.2降雨判识

5.6.3降雨估计

5.6.4降雨业务反演总体流程

5.6.5业务反演产品及结果检验

5.7大气可降水反演算法及验证

5.7.1 FY-3C微波大气可降水产品反演算法

5.7.2 FY-3C微波大气可降水产品及检验

第6章星载微波热带气旋遥感研究

6.1热带气旋结构

6.2微波遥感热带气旋发展

6.2.1微波遥感热带气旋的热力结构

6.2.2微波监测热带气旋的云雨结构

6.2.3主动微波探测在热带气旋监测中的应用

6.3热带气旋结构模拟与观测

6.3.1热带气旋(飓风)热力结构的模拟分析

6.3.2热带气旋云雨结构的模拟与观测分析

6.4 AMSU反演热带气旋中心海平面气压的算法与应用研究

6.4.1热带气旋中心地面气压方程

6.4.2热带气旋中心海平面气压反演方法

6.4.3热带气旋中心海平面气压模拟反演试验

6.4.4西北太平洋热带气旋中心海平面气压反演试验

6.5 AMSU在热带气旋环境场水汽分析中的应用研究

6.5.1 AMSU观测对大气水汽及云水含量的敏感性分析

6.5.2 AMSU反演大气水汽及云水算法

6.5.3海洋上水汽及云水反演试验

6.5.4 AMSU反演台风环境场水汽特征分析中的应用

6.6风云三号MWRI热带气旋强度估计

6.6.1亮温参数与热带气旋最大风速之间的关系

6.6.2台风强度估计算法的建立和结果分析

6.6.3热带气旋强度估计应用分析

6.7风云三号MWTS-II西北太平洋热带气旋强度估计

6.7.1数据来源及处理

6.7.2热带气旋暖核结构特征

6.7.3热带气旋中心增暖与热带气旋强度的相关性

6.7.4热带气旋强度估计应用与分析

第7章气象卫星微波资料在数值预报中的同化应用

7.1微波资料同化方法

7.1.1变分同化框架

7.1.2微波资料的质量控制

7.2风云三号MWTS资料同化对台风路径预报的影响

7.2.1 MWTS仪器和观测特征

7.2.2利用VIRR云检测实现MWTS像元的降水检测

7.2.3 VIRR匹配降水检测对通道观测模拟偏差的影响

7.2.4 MWTSⅡ资料同化对台风分析和预报的影响

7.3风云三号微波温度探测资料同化对全球数值预报的影响

7.3.1 MWHSⅡ降水检测产品

7.3.2同化系统对观测资料偏差订正的效果

7.3.3 MWTSⅡ辐射率资料质量控制

7.3.4降水检测前后卫星观测资料的O-A及标准偏差

7.4风云三号微波温度计资料应用的新方法

7.4.1全天的快速辐射传输计算

7.4.2像元面积融合方法

7.4.3辐射传输模式对云水分布的敏感性分析

7.4.4不同云高对透过率的影响

7.4.5利用云水垂直分布对正演精度的影响建立质控查找表

7.4.6试验与结论

7.5风云三号微波湿度计探测资料全球数值预报同化应用

7.5.1辐射偏差随角度变化的变化特征分析

7.5.2资料辐射偏差订正

7.5.3同化效果分析

第8章风云三号气象卫星微波载荷辐射定标

8.1发射前真空定标

8.1.1风云三号A星微波湿度计真空定标试验简介

8.1.2主探测频点(183 GHz)真空试验数据分析

8.1.3真空定标试验不确定性分析

8.2在轨星上业务辐射定标

8.2.1在轨星上业务辐射定标技术流程

8.2.2辐射定标基础数据质量检验控制原理

8.2.3地气系统目标亮温辐射定标

8.2.4在轨星上业务辐射定标结果分析

8.3综合辐射定标

8.3.1交叉定标

8.3.2微波外定标

8.3.3观测-背景差分析

8.4历史数据再定标

读者对象

本书可供微波遥感、大气遥感、气象卫星应用等领域的科研人员以及高等院校相关专业师生阅读使用。

“空间微波遥感研究与应用”丛书主编简介

▲ 姜景山 中国工程院院士，长期从事微波遥感及航天应用工程研究。

▲ 吴一戎 中国科学院院士，长期从事合成孔径雷达系统以及遥感卫星地面处理和应用系统研究。

▲ 金亚秋 中国科学院院士，长期从事复杂自然环境与目标电磁散射、辐射传输和空间微波遥感定量信息技术领域的研究。

丛书书目

购书信息

《气象卫星微波大气遥感》（谷松岩 王振占 马刚 等 编著.北京：科学出版社，2021.3）

“空间微波遥感研究与应用”丛书

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责任编辑：彭胜潮

本文编辑：董墨