江芳[1]2003年在《机载对空微波辐射计测云液态水含的反演方法研究》文中认为云中液态水含量一直是多种学科和业务中都极其重要的量，尤其是人工影响天气领域，云中云水含量及过冷水条件是决定可播性的先决条件。然而目前测量的手段并不多，且已有的手段中又各有其局限，鉴于这种情况，中国科学院大气物理研究所与吉林省人工影响天气办公室合作，委托中国科学院长春分院地理所在我国首次研制了对空机载微波辐射计。有了新的仪器，就应该有新的反演方法适用于它。然而国际和国内目前为止，几乎没有相关的研究论文。在这种情况下，本文对对空机载微波辐射计的反演方法进行探索。 本文介绍机载对空微波辐射计探测云中路径积分液态水含量(L)的辐射传输原理和反演方法；根据吉林省长春市和陕西省西安市的历史探空资料和典型的层状云液水垂直分布模式，得到这两个地区4-7月各月的随高度而变的反演公式及其系数的表达式；探索了和反演系数有关系的大气的影响，并在各个月份之间进行了比较分析；给出了反演误差的数值模拟检验结果：在地面反演值对‘真值’的统计相对偏差是15-25％，在6公里高度处为5-10％，表明该方法已具有实用可接受的精度。为减少由于回归样本中云液水廓线的‘失真’给反演造成的误差，本文在对探空廓线作诊断建立云液水廓线时，引入了实际目测的最低云底高的信息。数值模拟比较表明该措施行之有效，使对流层中下层的几乎所有高度上L反演值的精度提高5-20％，观测高度越低，精度提高越多。此外，本文将求得的长春地区4月的反演系数应用到长春4月22日的一次飞行实验中，结果表明，能够探测出云中液态水和过冷水含量及其变化。这显示了机载微波辐射计的实用性和可操作性。
周珺[2]2007年在《机载微波辐射计反演云液水含量的云物理方法》文中进行了进一步梳理本文发展了一个利用云数值模式产生云样本，通过统计回归求取机载对空微波辐射计测云中路径积分液态水含量反演系数的新方法1，与用历史探空统计资料作相对湿度诊断产生云样本的原方法0进行了比较。对2001年7月8日吉林观测个例的分析表明，由于一维层状云模式考虑了层状云发展的动力过程和微物理过程，因此产生的拟合云样本与当天实际观测资料较为符合，在一定程度上减小了由于背景大气的水汽、温度廓线以及云液水含量垂直分布等不确定性所引起的反演误差，使反演精度在所有高度上都有所提高，提高幅度在0.15％～7.28％之间。由一维层状云模式的敏感性实验可知，该模式产生的样本基本覆盖了某次天气过程所有可能出现的云液水廓线，而实际飞行探测时的云况只是其中的一部分。此外，结合2001年7月8日个例，通过因素分析方法，对影响探测精度的各种主要因素进行误差估计，结果表明与仪器漂移以及背景场的不确定所引起的误差相比，由云底高度及云内液水垂直分布的不确定所引起的误差是不可忽略的，在很多情况下远大于仪器和背景场误差。因此，为改善反演精度，我们根据云的其它独立的测量信息，如云底高、云顶高、云厚或云的分层情况等，对云模式产生的大量样本进行筛选形成样本2，并重新拟合反演系数成反演方法2。对2001年7月8日的个例分析表明，方法2的反演精度在方法1的基础上有了进一步的提高，提高幅度在0.8％～5.9％之间。可见，加入独立的云观测信息去约束样本1，可以进一步改善反演精度。用方法2对2001年7月8日，7月9日及2002年4月22日叁次个例分析结果均表明，采用方法2可以使拟合样本更加符合当天的实际情况，与方法0相比反演精度在所有高度上都有所提高，幅度在1.9％～37.2％之间，与仪器漂移误差相比这种精度的改善已有实际应用价值。此外，方法2反演得到的垂直路径积分云液水含量的时空分布与雷达PPI回波强度有较好的正相关关系。
陈达军[3]2006年在《基于双向机载微波辐射计所测资料反演云中液态水的方法研究》文中指出云中液态水含量一直是多种学科和业务中一个极其重要的量,尤其是在人工影响天气领域,云中云水含量及过冷水条件是决定可播性的先决条件。2001年中国科学院大气物理研究所与吉林省人工影响办公室合作,委托中国科学院长春分院地理所研制了机载对空单天线微波辐射计并用其对云系进行探测,对所得数据用统计反演方法进行反演,得到了积分路径上的液态水含量值。在此基础上,拟对机载微波辐射计进行升级,将垂直向单天线变为前后各45度仰角的双天线,应用层析观测成像方法,对目标云系进行交替扫角观测,并对取得数据分两步进行反演。第一步根据单天线探测原理求得双向探测的每一条射线上的云液水总量,第二步对目标云系进行网格化,根据各次测量路径上液水总量和分量关系列出线性方程组,应用正交分解最小二乘法(LSQR)进行求解,从而得到云中垂直剖面的二维云液水空间分布。本文作为该项工作的重要组成部分,讨论在路径云液水总量已知的条件下,这种双向探测的反演方法,并对各种模拟构建的云液水分布做反演的数值模拟试验。数值模拟实验结果表明,该方法可获得云系中的云液水的二维空间分布;对于给定大小的目标云系,反演误差与分辨率、云中最大液水量、测量次数和噪声有关;对一块高度、宽度约为7000米、云中最大液水含量为1.2g/m~3的单中心状目标云系进行测量,以分辨率为600米对目标云系网格划分,微波辐射计测量次数为199,在测量最大噪声为5.0g/m~3的条件下,最大相对误差为11.9%,均方根误差为0.014g/m~3。
参考文献：
[1]. 机载对空微波辐射计测云液态水含的反演方法研究[D]. 江芳. 南京气象学院. 2003
[2]. 机载微波辐射计反演云液水含量的云物理方法[D]. 周珺. 南京信息工程大学. 2007
[3]. 基于双向机载微波辐射计所测资料反演云中液态水的方法研究[D]. 陈达军. 南京信息工程大学. 2006