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太赫兹波被动遥感卷云微物理参数的敏感性试验分析

李书磊 刘磊 高太长 黄威 胡帅

太赫兹波被动遥感卷云微物理参数的敏感性试验分析

李书磊, 刘磊, 高太长, 黄威, 胡帅
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  • 太赫兹波长和典型卷云的冰晶粒子尺度处于同一量级, 其在遥感卷云微物理参数(粒子尺度和冰水路径)方面具有广阔的应用前景. 为了评估卷云微物理参数对太赫兹波传输特性的影响及其在太赫兹波段的敏感性, 基于大气辐射传输模式分别模拟计算了晴空和有云条件下大气层顶的太赫兹辐射光谱特征, 分析了这两种条件下辐射亮温差值的特点, 研究了卷云冰晶粒子形状、粒子尺度及冰水路径对太赫兹辐射传输特性的影响, 并定量计算了相关敏感系数. 结果表明: 卷云冰晶粒子形状、粒子尺度、冰水路径等对太赫兹波传输特性均有不同程度的影响, 卷云效应也因通道频率而异, 太赫兹波对卷云的粒子尺度和冰水路径有较高的敏感性, 是理论上被动遥感卷云微物理特性的最佳波段. 研究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意义.
      通信作者: 刘磊, liuleidll@gmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 41575024)资助的课题.
    [1]

    Rossow W B, Schiffer R A 1991 Bull. Amer. Meteor. Soc. 72 2

    [2]

    Parry M L, Canziani O F, Palutikof J P, van der Linden P J, Hanson C E 2007 Climate change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability (Cambridge: Cambridge University Press) pp214-223

    [3]

    King M D, Tsay S C, Platnick S E, Wang M, Liou K N 1997 Tech. Rep. ATBD-MOD-05

    [4]

    Xue L F, Wei H L, Rao R Z 2004 Laser Infrared 34 286(in Chinese) [薛立芳, 魏合理, 饶瑞中 2004 激光与红外 34 286]

    [5]

    Mendrok J, Wu D L, Stefan A B 2009 Sensors, Systems and Next-generation Satellites XIII Berlin, Germany, August 31 2009 p74740T-1

    [6]

    Austin R T, Heymsfield A J, Stephens G L 2009 J. Geophys. Res. 114 D00A23

    [7]

    Stephens G L, Tsay S C, Stackhouse P W Jr 1990 J. Atmosph. Sci. 47 1742

    [8]

    Larry M, Miloshevich, Andrew J H 1996 J. Atmosph. Ocean. Technol. 14 753

    [9]

    Andrew J H, Aron B, Carl S 2004 Am. Meteorol. Soc. 61 982

    [10]

    Jeffrey L S, Julie A H, Andrew J H 2004 Am. Meteorol. Soc. 43 779

    [11]

    Sassen K, CHO B S 1992 J. Appl. Meteor. 31 1275

    [12]

    Minnis P, Heck P W, Young D F 1993 J. Atmosph. Sci. 50 1305

    [13]

    Yao J Q, Wang J L, Zhong K, Wang R, Xu D G, Ding X, Zhang F, Wang P 2010 J. Optoelectr. Laser 21 1582 (in Chinese) [姚建铨, 汪静丽, 钟凯, 王然, 徐德刚, 丁欣, 张帆, 王鹏 2010 光电子激光 21 1582]

    [14]

    Zhang R, Li H, Cao J C, Feng S L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4618 (in Chinese) [张戎, 黎华, 曹俊诚, 封松林 2009 物理学报 58 4618]

    [15]

    Tan Z Y, Chen Z, Han Y J, Zhang R, Li H, Guo X G, Cao J C 2012 Acta Phys. Sin. 61 098701 (in Chinese) [谭智勇, 陈镇, 韩英军, 张戎, 黎华, 郭旭光, 曹俊诚 2012 物理学报 61 098701]

    [16]

    Evans K F, Walter S J, Heymsfield A J, McFarquhar G M 2002 J. Geophys. Res. 107 AAC2-1

    [17]

    Jimenez C, Buehler S A, Rydberg B, Eriksson P, Evans K F 2007 Q. J. R. Meteorol. 133 129

    [18]

    Zhao H B, Zheng C, Zhang Y F, Liang B, Ou N M, Miao J G 2014 Prog. Electromagn. Res. M 35 183

    [19]

    Evans K F, Wang J R, Racette P E, Heymsfield G, Li L H 2004 J. Appl. Meteorol. 44 839

    [20]

    Buehler S A, Defer E, Evans K F, Eliasson S, Mendrok J, Eriksson P, Lee C, Jimenez C, Prigent C, Crewell S, Kasai Y, Bennartz R, Gasiewski A J 2012 Atmos. Meas. Tech. 5 1529

    [21]

    Evans K F, Walter S J, Heymsfield A J, Deeter M N 1998 J. Appl. Meteorol. 37 184

    [22]

    Mendrok J, Baron P, Yasuko K 2008 Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere XIII Cardiff, United Kingdom, September 15, 2008 p710704

    [23]

    Rothman L S, Gordon I E, Babikov Y, Barbe A, Benner D C 2013 J. Quantit. Spectrosc. Radiat. Transfer 130 4

    [24]

    Buehler S A, Eriksson P, Kuhna T 2005 J. Quantitat. Spectrosc. Radiat. Transfer 91 65

    [25]

    Eriksson P, Buehler S A, Davis C P 2011 J. Quantitat. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 1551

    [26]

    Hong G, Yang P, Baum B A, Heymsfield A J, Weng F Z, Liu Q H, Heygster G, Buehler S A 2009 J. Geophys. Res. 114 D06201

    [27]

    Mtzler C 2002 MATLAB Functions for Mie Scattering and Absorption Institute of Applied Physics, University of Bern, June 2002

    [28]

    Anderson G P, Clough S A, Kneizys F X 1986 AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0-120 km) (Hanscom Massachusetts: Optical Physics Division, Air Force Geophysics Laboratory) pp21-35

    [29]

    Jeffrey L S, Dye J E, Bansemer A, Heymsfield A J, Grainger C A, Petersen W A, Cifelli R 2002 J. Appl. Meteorol. 41 97

    [30]

    Yang P, Liou K N 2000 J. Geophys. Res. 105 4699

    [31]

    McFarquhar G M, Heymsfield A J 1997 Am. Meteorol. Soc. 54 2187

    [32]

    Liou K N 2002 An Introduction to Atmospheric Radiation Second Edition (New York: Academic Press) pp170-176

    [33]

    Heymsfield A J, Miloshevich L M 2002 Am. Meteorol. Soc. 60 937

    [34]

    Heymsfield A J, Aron B, Paul R F, Durden S L, Jeffrey L S, Dye J E, William H, Grainger C A 2002 Am. Meteorol. Soc. 59 3457

  • [1]

    Rossow W B, Schiffer R A 1991 Bull. Amer. Meteor. Soc. 72 2

    [2]

    Parry M L, Canziani O F, Palutikof J P, van der Linden P J, Hanson C E 2007 Climate change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability (Cambridge: Cambridge University Press) pp214-223

    [3]

    King M D, Tsay S C, Platnick S E, Wang M, Liou K N 1997 Tech. Rep. ATBD-MOD-05

    [4]

    Xue L F, Wei H L, Rao R Z 2004 Laser Infrared 34 286(in Chinese) [薛立芳, 魏合理, 饶瑞中 2004 激光与红外 34 286]

    [5]

    Mendrok J, Wu D L, Stefan A B 2009 Sensors, Systems and Next-generation Satellites XIII Berlin, Germany, August 31 2009 p74740T-1

    [6]

    Austin R T, Heymsfield A J, Stephens G L 2009 J. Geophys. Res. 114 D00A23

    [7]

    Stephens G L, Tsay S C, Stackhouse P W Jr 1990 J. Atmosph. Sci. 47 1742

    [8]

    Larry M, Miloshevich, Andrew J H 1996 J. Atmosph. Ocean. Technol. 14 753

    [9]

    Andrew J H, Aron B, Carl S 2004 Am. Meteorol. Soc. 61 982

    [10]

    Jeffrey L S, Julie A H, Andrew J H 2004 Am. Meteorol. Soc. 43 779

    [11]

    Sassen K, CHO B S 1992 J. Appl. Meteor. 31 1275

    [12]

    Minnis P, Heck P W, Young D F 1993 J. Atmosph. Sci. 50 1305

    [13]

    Yao J Q, Wang J L, Zhong K, Wang R, Xu D G, Ding X, Zhang F, Wang P 2010 J. Optoelectr. Laser 21 1582 (in Chinese) [姚建铨, 汪静丽, 钟凯, 王然, 徐德刚, 丁欣, 张帆, 王鹏 2010 光电子激光 21 1582]

    [14]

    Zhang R, Li H, Cao J C, Feng S L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4618 (in Chinese) [张戎, 黎华, 曹俊诚, 封松林 2009 物理学报 58 4618]

    [15]

    Tan Z Y, Chen Z, Han Y J, Zhang R, Li H, Guo X G, Cao J C 2012 Acta Phys. Sin. 61 098701 (in Chinese) [谭智勇, 陈镇, 韩英军, 张戎, 黎华, 郭旭光, 曹俊诚 2012 物理学报 61 098701]

    [16]

    Evans K F, Walter S J, Heymsfield A J, McFarquhar G M 2002 J. Geophys. Res. 107 AAC2-1

    [17]

    Jimenez C, Buehler S A, Rydberg B, Eriksson P, Evans K F 2007 Q. J. R. Meteorol. 133 129

    [18]

    Zhao H B, Zheng C, Zhang Y F, Liang B, Ou N M, Miao J G 2014 Prog. Electromagn. Res. M 35 183

    [19]

    Evans K F, Wang J R, Racette P E, Heymsfield G, Li L H 2004 J. Appl. Meteorol. 44 839

    [20]

    Buehler S A, Defer E, Evans K F, Eliasson S, Mendrok J, Eriksson P, Lee C, Jimenez C, Prigent C, Crewell S, Kasai Y, Bennartz R, Gasiewski A J 2012 Atmos. Meas. Tech. 5 1529

    [21]

    Evans K F, Walter S J, Heymsfield A J, Deeter M N 1998 J. Appl. Meteorol. 37 184

    [22]

    Mendrok J, Baron P, Yasuko K 2008 Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere XIII Cardiff, United Kingdom, September 15, 2008 p710704

    [23]

    Rothman L S, Gordon I E, Babikov Y, Barbe A, Benner D C 2013 J. Quantit. Spectrosc. Radiat. Transfer 130 4

    [24]

    Buehler S A, Eriksson P, Kuhna T 2005 J. Quantitat. Spectrosc. Radiat. Transfer 91 65

    [25]

    Eriksson P, Buehler S A, Davis C P 2011 J. Quantitat. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 1551

    [26]

    Hong G, Yang P, Baum B A, Heymsfield A J, Weng F Z, Liu Q H, Heygster G, Buehler S A 2009 J. Geophys. Res. 114 D06201

    [27]

    Mtzler C 2002 MATLAB Functions for Mie Scattering and Absorption Institute of Applied Physics, University of Bern, June 2002

    [28]

    Anderson G P, Clough S A, Kneizys F X 1986 AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0-120 km) (Hanscom Massachusetts: Optical Physics Division, Air Force Geophysics Laboratory) pp21-35

    [29]

    Jeffrey L S, Dye J E, Bansemer A, Heymsfield A J, Grainger C A, Petersen W A, Cifelli R 2002 J. Appl. Meteorol. 41 97

    [30]

    Yang P, Liou K N 2000 J. Geophys. Res. 105 4699

    [31]

    McFarquhar G M, Heymsfield A J 1997 Am. Meteorol. Soc. 54 2187

    [32]

    Liou K N 2002 An Introduction to Atmospheric Radiation Second Edition (New York: Academic Press) pp170-176

    [33]

    Heymsfield A J, Miloshevich L M 2002 Am. Meteorol. Soc. 60 937

    [34]

    Heymsfield A J, Aron B, Paul R F, Durden S L, Jeffrey L S, Dye J E, William H, Grainger C A 2002 Am. Meteorol. Soc. 59 3457

  • [1] 王晓雷, 赵洁惠, 李淼, 姜光科, 胡晓雪, 张楠, 翟宏琛, 刘伟伟. 基于人工表面等离激元的厚度渐变镀银条带探针实现太赫兹波的紧聚焦和场增强. 物理学报, 2020, 69(5): 054201. doi: 10.7498/aps.69.20191531
    [2] 刘乃漳, 张雪冰, 姚若河. AlGaN/GaN 高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191931
    [3] 朱存远, 李朝刚, 方泉, 汪茂胜, 彭雪城, 黄万霞. 用久期微绕理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191505
    [4] 罗菊, 韩敬华. 激光等离子体去除微纳颗粒的热力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191933
    [5] 钟哲强, 张彬, 母杰, 王逍. 基于紧聚焦方式的阵列光束相干合成特性分析. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200034
    [6] 李翔艳, 王志辉, 李少康, 田亚莉, 李刚, 张鹏飞, 张天才. 蓝移阱中单个铯原子基态磁不敏感态的相干操控. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20192001
    [7] 李闯, 李伟伟, 蔡理, 谢丹, 刘保军, 向兰, 杨晓阔, 董丹娜, 刘嘉豪, 陈亚博. 基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191390
    [8] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [9] 吴雨明, 丁霄, 王任, 王秉中. 基于等效介质原理的宽角超材料吸波体的理论分析. 物理学报, 2020, 69(5): 054202. doi: 10.7498/aps.69.20191732
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-18
  • 修回日期:  2016-04-22
  • 刊出日期:  2016-07-05

太赫兹波被动遥感卷云微物理参数的敏感性试验分析

  • 1. 解放军理工大学气象海洋学院, 南京 211101
  • 通信作者: 刘磊, liuleidll@gmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 41575024)资助的课题.

摘要: 太赫兹波长和典型卷云的冰晶粒子尺度处于同一量级, 其在遥感卷云微物理参数(粒子尺度和冰水路径)方面具有广阔的应用前景. 为了评估卷云微物理参数对太赫兹波传输特性的影响及其在太赫兹波段的敏感性, 基于大气辐射传输模式分别模拟计算了晴空和有云条件下大气层顶的太赫兹辐射光谱特征, 分析了这两种条件下辐射亮温差值的特点, 研究了卷云冰晶粒子形状、粒子尺度及冰水路径对太赫兹辐射传输特性的影响, 并定量计算了相关敏感系数. 结果表明: 卷云冰晶粒子形状、粒子尺度、冰水路径等对太赫兹波传输特性均有不同程度的影响, 卷云效应也因通道频率而异, 太赫兹波对卷云的粒子尺度和冰水路径有较高的敏感性, 是理论上被动遥感卷云微物理特性的最佳波段. 研究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意义.

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