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基于ARTS的傅里叶红外高光谱计算模型研究及其影响因素分析 预览
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作者 王琦 刘磊 +2 位作者 太长 胡帅 曾庆伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1711-1716,共6页
在基于红外高光谱辐射数据进行大气遥感方面的研究中,准确模拟红外高光谱数据是很重要的一步。分析了红外高光谱辐射仪的测量原理,建立了基于Atmospheric Radiation Transfer Simulator(ARTS)的考虑仪器干涉图截断与离散化处理过程的正... 在基于红外高光谱辐射数据进行大气遥感方面的研究中,准确模拟红外高光谱数据是很重要的一步。分析了红外高光谱辐射仪的测量原理,建立了基于Atmospheric Radiation Transfer Simulator(ARTS)的考虑仪器干涉图截断与离散化处理过程的正向模型。在该正向模型中,首先采用高光谱辐射传输模式ARTS模拟得到离散化理想光谱,通过逆傅里叶变换将理想光谱转化为干涉图,对干涉图加窗截断处理,模拟仪器响应函数对干涉图的影响,最后采用傅里叶变换得到仪器测量光谱。在这一过程中,窗口函数的选择取决于仪器的干涉图截断方式。未经过切趾处理的仪器,其对应的窗口函数为矩形窗口;经过切趾函数处理,可以减少干涉图截断造成的能量泄露现象。逆傅里叶变换与傅里叶变换过程中必须满足Nyquist采样定律。基于已建立的正向模型,模拟了Atmospheric Emitted Radiance Interferometer(AERI)在Southern Great Plains(SGP)站点的108组晴空辐射数据,并与AERI的实测结果进行比较分析,结果发现理想光谱与AERI实测光谱在吸收线上差异较大,最大残差达到35 mW·sr^-1·m^-2·(cm^-1)^-1(简称RU)以上,增加干涉图截断过程后,模拟光谱与实测光谱的最大残差减小到10 RU以内。截断过程的增加对模拟光谱的精度有明显提高,尤其在吸收线上,模拟光谱明显被平滑,模拟精度显著提高。进一步分析六种常用窗口函数截断处理的结果与AERI实测数据的残差,结果发现,模拟过程中选择窗口函数为矩形窗口时,模拟光谱与AERI实测数据残差最小,基本可以约束在5 RU以内,确定了AERI的干涉图截断方式可以近似看作矩形截断。另外,在理想光谱转换为干涉图的过程中,理想光谱分辨率的选择决定了干涉图信息的采样率以及ARTS的计算效率,因此综合考虑模型计算精度和模型计算效率,确定最佳的理想光谱分辨率对于提高模型计算效� 展开更多
关键词 辐射传输模式 正向模型 切趾函数 分辨率
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飞秒激光成丝诱导形成水凝物的机理研究进展 预览
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作者 曾庆伟 太长(指导) +4 位作者 刘磊 刘西川 胡帅 张克瑾 陈鸣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期102-107,共6页
近些年,飞秒激光成丝诸多非线性效应及其潜在应用逐渐成为超短脉冲激光领域研究的重要方向之一。飞秒激光成丝诱导水汽凝结、降雪和破碎冰晶二次增长等方面的探索研究,为人类寻找主动控制天气的新技术指明了方向,具有重要的科学意义和... 近些年,飞秒激光成丝诸多非线性效应及其潜在应用逐渐成为超短脉冲激光领域研究的重要方向之一。飞秒激光成丝诱导水汽凝结、降雪和破碎冰晶二次增长等方面的探索研究,为人类寻找主动控制天气的新技术指明了方向,具有重要的科学意义和应用前景。首先,重点分析梳理了飞秒激光成丝诱导形成水凝物的观测和机理研究进展;然后,讨论了飞秒激光诱导水凝物形成机理研究中尚待解决的关键科学问题,以及对该领域未来发展方向做了展望。 展开更多
关键词 超短激光 飞秒激光成丝 激光诱导降雪 人工影响天气
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南京地区一次冬季雷暴过程的雷达回波特征分析 预览
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作者 杨波 孟鑫 +1 位作者 杨磊 太长 《气象科学》 北大核心 2019年第1期62-69,共8页
为研究雷暴发展过程中的雷达回波特征,利用S波段双偏振多普勒天气雷达对南京地区的雷暴进行了观测研究,利用雷达回波资料、地面大气电场数据、闪电定位数据及探空资料对比分析了2014年一次冬季雷暴过程与夏季雷暴的雷暴回波特征差异。... 为研究雷暴发展过程中的雷达回波特征,利用S波段双偏振多普勒天气雷达对南京地区的雷暴进行了观测研究,利用雷达回波资料、地面大气电场数据、闪电定位数据及探空资料对比分析了2014年一次冬季雷暴过程与夏季雷暴的雷暴回波特征差异。分析结果表明:冬季雷暴的对流发展高度明显低于夏季雷暴,持续时间短,水平尺度小,有较大比例的正闪;影响冬季雷暴与夏季雷暴的成雷对流高度差异的主要因素是环境温度差异,冬季雷暴在较低的高度上,具有较低的环境温度,更有利于雷暴起电;对流单体中,霰粒子的存在是雷暴的一项重要特征。 展开更多
关键词 冬季雷暴 雷达回波 对流高度 霰粒子
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微波链路降水测量技术及应用研究进展综述 预览
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作者 刘西川 太长 +2 位作者 宋堃 刘磊 印敏 《装备环境工程》 CAS 2019年第6期13-20,共8页
在介绍微波链路测雨方法的原理、优势的基础上,重点分析了国内外单频微波链路、双频微波链路和微波链路网反演降水的技术现状,讨论了微波链路在天气雷达衰减订正、降雨场联合重构和暴雨监测预警的应用,最后从测量精度、链路频率、测量... 在介绍微波链路测雨方法的原理、优势的基础上,重点分析了国内外单频微波链路、双频微波链路和微波链路网反演降水的技术现状,讨论了微波链路在天气雷达衰减订正、降雨场联合重构和暴雨监测预警的应用,最后从测量精度、链路频率、测量要素、测量空间四个方面总结了微波链路大气探测技术的发展方向。 展开更多
关键词 微波链路 衰减效应 降水测量
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不同散射介质对飞秒脉冲激光传输特性影响研究 预览
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作者 张克瑾 刘磊 +3 位作者 曾庆伟 太长 胡帅 陈鸣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期138-144,共7页
基于分层传输模型和 Mie 散射理论,在粒子散射模型中充分考虑了谱分布特征,数值模拟了 800 nm 飞秒激光在冰云、水云、雾、气溶胶和降雨环境中的传输特性.结果表明,谱分布和粒子相态对光丝传输特性有较大的影响.雨滴的粒径较大,光丝在... 基于分层传输模型和 Mie 散射理论,在粒子散射模型中充分考虑了谱分布特征,数值模拟了 800 nm 飞秒激光在冰云、水云、雾、气溶胶和降雨环境中的传输特性.结果表明,谱分布和粒子相态对光丝传输特性有较大的影响.雨滴的粒径较大,光丝在降雨环境中传输时,由于散射导致的能量衰减最强,产生的光丝峰值光强和能量最低.同时,光丝能量在空间的分布不均,产生了明显的多丝结构,并导致光丝长度缩短.水云和雾具有类似的谱分布特征,光丝在水云和雾中的传输特性十分相似.但由于雾中的粒子尺度更小,光丝的能量较高,光丝分布更集中.气溶胶对光丝的散射最弱,因此在传输前期没有对光丝的结构产生影响,并以稳定的单丝结构传输,光丝的峰值光强和能量最高,但在距离成丝位置一段距离后光丝结构才逐渐出现扰动.相同谱分布下,由于冰粒子的散射能力强于水粒子,造成光丝在冰云中的能量更低,光丝分布不集中,光丝的数量明显增多. 展开更多
关键词 飞秒激光 成丝 谱分布 散射介质
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智能手机参与大气探测的研究进展与展望 被引量:1
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作者 刘西川 太长 +3 位作者 贺彬晟 刘磊 印敏 宋堃 《地球科学进展》 CSCD 北大核心 2018年第12期1223-1236,共14页
随着智能手机及嵌入式传感器的发展和普及,出现了公众利用智能手机探测大气环境参数的非专业探测手段,无需额外专用仪器,具有硬件成本低、时空分辨率高、时空覆盖广等优点,成为专业大气探测的有效补充。在气象业务、科研和公众服务等领... 随着智能手机及嵌入式传感器的发展和普及,出现了公众利用智能手机探测大气环境参数的非专业探测手段,无需额外专用仪器,具有硬件成本低、时空分辨率高、时空覆盖广等优点,成为专业大气探测的有效补充。在气象业务、科研和公众服务等领域具有广阔的应用前景。目前我国在非专业大气探测方面的研究较少,为了充分发挥这一非专业探测手段的效能,在分析现有智能手机及嵌入式传感器技术现状的基础上,重点介绍了智能手机应用于降水、气温、气压、气溶胶和辐射等参数测量的技术现状,提出应该从加强机理研究、挖掘可用信源、数据质量控制、大数据处理技术以及与业务、科研、服务的匹配衔接等方面开展研究,推动智能手机参与大气探测的研究与应用。 展开更多
关键词 智能手机 嵌入式传感器 参与感知 大气探测
5G通信中的视距信号大气衰落特性研究 预览
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作者 刘西川 贺彬晟 +2 位作者 印敏 太长 宋堃 《移动通信》 2018年第9期9-15,共7页
下一代5G通信网络将频段扩展到1 GHz—100 GHz,而已有微波传播模型基于经验假设,精细化结构不足,针对这个问题,建立大气精细化模型并定量分析了大气气体、降水、云雾和沙尘导致的视距信号衰落特性。研究表明,不同相态的降水、水雾和沙... 下一代5G通信网络将频段扩展到1 GHz—100 GHz,而已有微波传播模型基于经验假设,精细化结构不足,针对这个问题,建立大气精细化模型并定量分析了大气气体、降水、云雾和沙尘导致的视距信号衰落特性。研究表明,不同相态的降水、水雾和沙尘对高频信号存在强烈衰减,尤其是降水在6 GHz以下的衰减也不能忽略,可为5G通信的网络优化、通信基站的功率控制、利用5G信号衰落反演大气参数等方面提供基本参考。 展开更多
关键词 5G通信 大气衰落 大气粒子 谱分布
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联合降水微物理特征测量仪、激光雨滴谱仪和雨量计的降水对比观测分析 预览 被引量:1
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作者 胡云涛 刘西川 +2 位作者 太长 许平平 吕苗 《气象与减灾研究》 2018年第2期133-139,共7页
为了对降水微物理特征测量仪(PMCS)的测量性能进行评估,利用PMCS、激光雨滴谱仪(OTT)和雨量计(Gauge)在南京地区进行了降水对比观测实验,通过分析各仪器所测得的降水强度和累计降水量,研究了PMCS和OTT在不同降水强度条件下的尺度... 为了对降水微物理特征测量仪(PMCS)的测量性能进行评估,利用PMCS、激光雨滴谱仪(OTT)和雨量计(Gauge)在南京地区进行了降水对比观测实验,通过分析各仪器所测得的降水强度和累计降水量,研究了PMCS和OTT在不同降水强度条件下的尺度谱及其谱参数测量的差异性。结果表明:PMCS所测得的降水强度和累计降水量较OTT小,但更接近于Gauge所测得标准降水强度和累计降水量,3种仪器降水强度结果的相关性均在0.96以上。PMCS测得的谱均值、谱方差、雷达回波强度均小于OTT所测得结果,数密度均大于OTT所测得结果,两者所测得谱参数的变化趋势具有较好的一致性。在相同降水强度范围内,PMCS和OTT所测得的雨滴尺度谱分布趋势具有较好的一致性,在雨滴大尺度段,PMCS测得的雨滴数较OTT偏少,PMCS和OTT对于雨滴的捕获性能随着降水强度增加而增强,并在达到峰值后逐渐减弱。 展开更多
关键词 降水 观测仪器 尺度谱 谱参数 对比
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复杂大气条件对微波传播衰减的影响研究 预览
9
作者 刘西川 宋堃 +1 位作者 太长 胡云涛 《电子与信息学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期181-188,共8页
为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度,为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础,该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减,然后在降水... 为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度,为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础,该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减,然后在降水粒子、云雾粒子和沙尘粒子的介电模型、形状、相态和谱分布的基础上,计算得到群粒子对微波的衰减特性,系统讨论降水强度、相态、含水量、谱分布、气压和温度等因素对微波传播衰减的影响。数值模拟结果表明,大气主要气体成分在60 GHz,180 GHz和320 GHz附近存在强烈的吸收带,其衰减系数与水蒸气含量和气压呈正相关,与温度呈负相关;降水强度、谱分布、相态以及冰水比例对降水的微波衰减存在不同程度的影响,云雾的含水量和相态,沙尘的数密度、谱分布和含水量是影响微波衰减的主要因素,而温度的影响较小;大气各因素的衰减系数从大到小依次为爆炸沙尘、降水、气体吸收、水雾、冰雾和自然沙尘。 展开更多
关键词 微波传播 复杂大气条件 衰减 大气粒子 谱分布
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用于星载太赫兹波被动遥感卷云参数的通道辐射特性及反演影响因素研究 预览
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作者 李书磊 刘磊 +3 位作者 太长 石立华 邱实 胡帅 《红外与毫米波学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期60-65,71共7页
太赫兹波是理论上遥感卷云微物理参数的最佳波段,但星载太赫兹波被动遥感的结果易受到非卷云因素(地表反射率、大气廓线、中低层水云等)的影响.利用辐射传输模式分别模拟计算了地表反射率、大气廓线、中低层水云对大气层顶太赫兹辐射... 太赫兹波是理论上遥感卷云微物理参数的最佳波段,但星载太赫兹波被动遥感的结果易受到非卷云因素(地表反射率、大气廓线、中低层水云等)的影响.利用辐射传输模式分别模拟计算了地表反射率、大气廓线、中低层水云对大气层顶太赫兹辐射光谱的影响,并基于多重查找表法定量分析了这些因素的变化所造成的反演误差.结果表明:地表反射率对太赫兹辐射光谱的影响主要集中在300 GHz以下,对反演所选取的波段没有影响;实际大气廓线中水汽廓线和温度廓线的改变对反演结果产生影响,当温度廓线的变化在±2 K范围以内,或水汽廓线变化±20%时,对于粒子尺度大于50μm、冰水路径大于10 g/m2的卷云,反演误差均保持在±20%以内;低云(云底高小于2 km)对所选通道的辐射没有影响,中云所产生的误差随着光学厚度和云底高度的增加而增大. 展开更多
关键词 卷云 反演误差 多重查找表法 大气廓线
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不同近远场外推方案对MRTD散射模型穆勒矩阵计算精度的影响分析
11
作者 胡帅 太长 +3 位作者 刘磊 李浩 陈鸣 洪昌伟 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期339-347,共9页
非球形气溶胶穆勒散射矩阵的不确定性是影响偏振遥感精度的重要因素。在自主研制的时域多分辨率(MRTD)气溶胶散射模型中,穆勒散射矩阵的计算需要以远场电场值为基础,因此近远场外推过程成为制约其模拟精度的重要环节。为确定适用于MRT... 非球形气溶胶穆勒散射矩阵的不确定性是影响偏振遥感精度的重要因素。在自主研制的时域多分辨率(MRTD)气溶胶散射模型中,穆勒散射矩阵的计算需要以远场电场值为基础,因此近远场外推过程成为制约其模拟精度的重要环节。为确定适用于MRTD散射模型的最佳近远场外推方案,在球形和非球形粒子情形下,系统地对比分析了基于惠更斯原理的表面积分方案以及基于电介质亥姆霍兹方程的体积积分方案所对应的穆勒散射矩阵的模拟精度。结果表明,虽然两种近远场外推方案均可有效准确地实现近远场外推,但从穆勒矩阵的计算误差分布上看,基于体积积分原理的近远场外推方案性能更优。 展开更多
关键词 散射 非球形气溶胶 近远场外推 穆勒散射矩阵 散射模型
雨滴成像中的散焦模糊复原方法及应用
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作者 刘西川 胡云涛 +1 位作者 太长 宋堃 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第4期315-320,共6页
针对自主研制的降水微物理特征测量仪存在的成像质量问题,重点考虑与光源相关的散焦模糊,提出了基于点扩散函数的雨滴图像复原方法,利用圆盘函数对雨滴图像进行复原,消除噪声和模糊,得到具有清晰轮廓的雨滴图像.利用与雨滴光学性质相近... 针对自主研制的降水微物理特征测量仪存在的成像质量问题,重点考虑与光源相关的散焦模糊,提出了基于点扩散函数的雨滴图像复原方法,利用圆盘函数对雨滴图像进行复原,消除噪声和模糊,得到具有清晰轮廓的雨滴图像.利用与雨滴光学性质相近的玻璃球进行了定标实验,确定了成像系统散焦模糊的半径和图像二值化的阈值.外场实测结果表明,图像复原可以有效修正雨滴尺度及其谱分布,测量得到的雨滴谱和降雨强度与激光雨滴谱仪的结果具有很好的一致性.该方法应用于降水微物理特征测量仪,可以显著提高雨滴谱及其他微物理特征的测量性能. 展开更多
关键词 雨滴 图像 点扩散函数 雨滴谱
基于PMCS图像数据的雨滴微物理特征研究 预览
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作者 胡云涛 刘西川 +3 位作者 太长 许平平 江晓华 杨查 《气象与减灾研究》 2018年第4期285-292,共8页
基于2015年降水微物理特征测量仪(PMCS)在南京地区获得的3次降水过程的雨滴图像资料,利用图像处理算法得到雨滴形状、尺度、轴比、倾斜角、垂直速度等特征参量,研究了雨滴的微物理特征空间分布规律。结果表明:直径较小的雨滴轮廓呈圆环... 基于2015年降水微物理特征测量仪(PMCS)在南京地区获得的3次降水过程的雨滴图像资料,利用图像处理算法得到雨滴形状、尺度、轴比、倾斜角、垂直速度等特征参量,研究了雨滴的微物理特征空间分布规律。结果表明:直径较小的雨滴轮廓呈圆环状,随着粒子直径增加,雨滴轮廓呈现出椭圆形和底部扁平顶部凸起状。PMCS测得的雨滴轴比—直径拟合关系同经验模型相比误差较小,雨滴轴比概率分布呈现高斯分布特征。雨滴倾斜角分布于0°两侧,方差为15.9°,小雨滴倾斜角受湍流影响较大,摆动范围较大。雨滴垂直速度随直径增大而增大,垂直速度拟合曲线同Atlas速度经验模型分布较为一致。 展开更多
关键词 雨滴 图像处理 微物理特征
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非球形气溶胶对近红外偏振辐射传输的影响及等效球形误差分析 预览 被引量:2
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作者 胡帅 太长 +4 位作者 李浩 程天际 陈鸣 刘磊 张婷 《红外与毫米波学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期235-245,共11页
为定量评估非球形气溶胶对偏振辐射传输的影响,基于T矩阵模型及自主开发的矢量辐射传输模式MACAR_VSPART,讨论了漫射光辐亮度及偏振辐亮度对粒子形状的敏感性,分析了气溶胶球形假设造成的漫射光模拟偏差.结果表明,不同方向漫射光的辐亮... 为定量评估非球形气溶胶对偏振辐射传输的影响,基于T矩阵模型及自主开发的矢量辐射传输模式MACAR_VSPART,讨论了漫射光辐亮度及偏振辐亮度对粒子形状的敏感性,分析了气溶胶球形假设造成的漫射光模拟偏差.结果表明,不同方向漫射光的辐亮度及偏振辐亮度对形状的敏感性不一致,且其形状敏感强度的空间分布呈现特定的特征,该特征可为气溶胶遥感过程中有效观测数据的选取提供依据.等效球形假设可造成较大的漫射光模拟偏差,其中偏振辐亮度尤为显著;天顶上行漫射光对粒子形状的敏感性远强于地面下行漫射光. 展开更多
关键词 非球形气溶胶 偏振辐射传输 形状敏感系数 等效Mie散射误差
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气溶胶光散射数值模拟的研究现状及进展 预览
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作者 太长 胡帅 +3 位作者 李浩 刘磊 刘西川 李刚 《气象科学》 北大核心 2017年第5期598-609,共12页
气溶胶光散射信息是辐射传输模拟、气候学研究及大气海洋遥感等的重要前提,由于其基础性地位,气溶胶光散射数值模拟一直是大气科学领域的研究热点。本文简明扼要地对气溶胶光散射数值模拟技术的研究现状进行了综述,主要内容包括以下... 气溶胶光散射信息是辐射传输模拟、气候学研究及大气海洋遥感等的重要前提,由于其基础性地位,气溶胶光散射数值模拟一直是大气科学领域的研究热点。本文简明扼要地对气溶胶光散射数值模拟技术的研究现状进行了综述,主要内容包括以下3个方面:(1)总结和分析了Mie散射理论在实际应用的局限性;(2)对气溶胶光散射理论进行了归类,概述了其发展历程、研究现状,重点分析了不同散射理论的基本原理、适用范围、算法复杂度及相应的优缺点;(3)总结了气溶胶光散射研究中存在的问题,扼要地概括了气溶胶光散射数值模拟的研究热点及发展方向。 展开更多
关键词 气溶胶 光散射 非球形散射理论
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基于时域多分辨算法的非球形气溶胶散射特性仿真模拟 预览 被引量:2
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作者 胡帅 太长 +4 位作者 李浩 杨波 江志东 陈鸣 李书磊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期126-142,共17页
非球形气溶胶的散射特性是影响辐射传输模拟准确性的重要因素.为实现非球形、非均质气溶胶散射特性的模拟,基于MRTD(multi-resolution time-domain)方法建立了一个新的气溶胶散射模型.采用MRTD技术实现了近场电磁场的计算;考虑气溶... 非球形气溶胶的散射特性是影响辐射传输模拟准确性的重要因素.为实现非球形、非均质气溶胶散射特性的模拟,基于MRTD(multi-resolution time-domain)方法建立了一个新的气溶胶散射模型.采用MRTD技术实现了近场电磁场的计算;考虑气溶胶的特殊性,推导了基于体积积分方法的近远场外推方法,实现了粒子散射振幅矩阵和穆勒矩阵的仿真;构建了粒子吸收和消光截面的计算模型,实现了粒子积分散射特性的高精度模拟.将MRTD散射模型的结果与Mie理论、T矩阵法进行了对比,验证了模型的准确性;讨论了空间网格粗细对模拟精度的影响,并定量分析了模型的运行效率.结果表明,MRTD散射模型的相函数模拟误差小于8%,其中前向散射方向小于4%;当粒径与入射光波长相当时,消光和散射效率因子的相对误差小于0.1%;空间网格粗细对模拟精度影响显著,当粒子尺度参数小于20时,在相同模拟精度要求下,所需网格尺寸随尺度参数呈先增大后减小的特征. 展开更多
关键词 非球形气溶胶 散射特性 时域多分辨算法 穆勒矩阵
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基于风廓线雷达资料的亮带识别订正算法研究 预览 被引量:1
17
作者 张征宇 薛震刚 +1 位作者 许丽人 太长 《气象》 CSCD 北大核心 2017年第2期197-205,共9页
在降水过程中,固态降水粒子下落穿越0℃等温线的融化效应会引起雷达反射率因子增大,产生亮带。文章基于北京房山地区的边界层风廓线雷达的探测资料,对2014年8—10月四次典型的层状云降水和以层状云为主的混合性降水过程进行特征统计,提... 在降水过程中,固态降水粒子下落穿越0℃等温线的融化效应会引起雷达反射率因子增大,产生亮带。文章基于北京房山地区的边界层风廓线雷达的探测资料,对2014年8—10月四次典型的层状云降水和以层状云为主的混合性降水过程进行特征统计,提出了适用于该季节、该地区的0℃层亮带自动识别订正算法,并使用这种算法对一次层状云为主的混合性降水天气过程进行了识别研究,通过与探空资料、多普勒天气雷达资料的对比检验,结果表明该算法可以有效识别该季节、该地区的0℃层亮带,通过亮带订正,融化区的回波强度高值区得到了有效抑制,原亮带高度附近回波强度廓线的显著弯曲消失,融化区之外的回波强度基本没有变化。 展开更多
关键词 0℃层亮带 风廓线雷达 识别订正
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基于多重查找表的太赫兹波段卷云微物理参数的反演方法 预览 被引量:1
18
作者 李书磊 刘磊 +2 位作者 太长 胡帅 黄威 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期72-81,共10页
太赫兹波长和典型卷云冰晶粒子尺度处于同一量级,是理论上遥感卷云微物理参数(粒子尺度和冰水路径)的最佳波段.结含183,325,462,664,874 GHz通道的辐射传输特性,通过通道亮温差、亮温差斜率等五个参数量化粒子尺度和冰水路径对太赫兹... 太赫兹波长和典型卷云冰晶粒子尺度处于同一量级,是理论上遥感卷云微物理参数(粒子尺度和冰水路径)的最佳波段.结含183,325,462,664,874 GHz通道的辐射传输特性,通过通道亮温差、亮温差斜率等五个参数量化粒子尺度和冰水路径对太赫兹辐射光谱的影响,基于加权最小二乘法建立了多重查找表反演卷云微物理参数的方法,并通过模拟数据序列进行了理论反演误差分析.结果表明:多重查找表反潢方法可实现粒子尺度50—500μm和冰水路径10—500 g/m2范围内卷云微物理参数稳定、有效的反演.与只采用亮温差特征或亮温差斜率特征相比,粒子尺度的反演误差分别降低了68.78%和60.28%,冰水路径的反演误差则分别降低了78.17%和49.01%.对反演结果进行不确定度分析表明,粒子尺度和冰水路径的不确定度与粒子尺度和冰水路径的大小相关,冰水路径的不确定度分布在0—15 g/m2范围内,粒子尺度的不确定度分布在0-20μm范围内.研宄结果对于进一步发展太赫兹波被动遥感卷云技术、提高卷云参数的反演精度具有重要借鉴意义. 展开更多
关键词 太赫兹波 粒子尺度 冰水路径 多重查找表法
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基于单帧双脉冲成像的降水微物理特征测量仪 预览 被引量:1
19
作者 刘西川 太长 +2 位作者 胡云涛 舒小健 翟东力 《光学精密工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期842-849,共8页
为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控... 为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控制单元、数据处理单元组成。然后研究了利用点扩散函数进行图像复原的方法,以及利用曝光参数进行粒子捕获概率修正的方法,并利用定标小球进行了检验。最后使用该仪器在南京地区进行了降雨外场实验,并与OTT雨滴谱仪进行对比。实验结果表明:仪器可以同步测量雨滴的形状、轴比、速度与尺度等微物理特征,与经验模型具有良好的一致性;与OTT雨滴谱仪的雨滴谱分布和降雨强度有很好的一致性,二者测量降雨强度的标准偏差为1.57mm/h,相关系数达到96%。该仪器对降水微物理特征具有更好的测量效果,可以在野外长期无人值守运行,在大气物理研究、数值天气预报模式、水文学研究等领域有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 降水粒子 微物理特征 同步测量 单帧双曝光 面阵图像传感器
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基于降水微物理特征测量仪的雨滴形状观测与分析 预览 被引量:3
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作者 舒小健 太长 +2 位作者 刘西川 胡帅 江诗阳 《气象》 CSCD 北大核心 2017年第1期91-100,共10页
利用自主研制的降水微物理特征测量仪开展降水观测试验,得到了大量的雨滴图像。研究了异常雨滴图像的形成原因和处理方法,以此为基础重点研究了在极坐标下基于Akima插值的数字雨滴图像矢量化方法,得到了雨滴平均形状特征和轴比分布... 利用自主研制的降水微物理特征测量仪开展降水观测试验,得到了大量的雨滴图像。研究了异常雨滴图像的形成原因和处理方法,以此为基础重点研究了在极坐标下基于Akima插值的数字雨滴图像矢量化方法,得到了雨滴平均形状特征和轴比分布特征。结果表明,直径小于1mm的雨滴以圆形为主,在1.0~3.0mm的雨滴以椭圆形为主,大于3.0mm的雨滴逐渐呈现顶部凸起,底部偏平的形状;雨滴的平均轴比分布与经验分布一致,相互之间差异在±0.04mm范围以内;雨滴的平均轴比与经验模型的差值在粒径3.4~3.8mm出现峰值,该范围内的雨滴较经验关系具有更圆的形状特性。 展开更多
关键词 降水微物理特征测量仪(PMCS) Akima插值 雨滴形状 轴比分布模型
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