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基于红外实时阈值的全天空云量观测

胡树贞 马舒庆 陶法 乔晓燕 张春波

胡树贞, 马舒庆, 陶法, 等. 基于红外实时阈值的全天空云量观测. 应用气象学报, 2013, 24(2): 179-188..
引用本文: 胡树贞, 马舒庆, 陶法, 等. 基于红外实时阈值的全天空云量观测. 应用气象学报, 2013, 24(2): 179-188.
Hu Shuzhen, Ma Shuqing, Tao Fa, et al. An experiment study of all-sky cloud amount observation based on infrared real-time threshold. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(2): 179-188.
Citation: Hu Shuzhen, Ma Shuqing, Tao Fa, et al. An experiment study of all-sky cloud amount observation based on infrared real-time threshold. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(2): 179-188.

基于红外实时阈值的全天空云量观测

资助项目: 

中国气象局新技术推广项目 CAMTG2010Z06

详细信息
    通信作者:

    胡树贞, email: 052310421hu@163.com

An Experiment Study of All-sky Cloud Amount Observation Based on Infrared Real-time Threshold

  • 摘要: 红外测温传感器在旋转平台控制下定时对全天空进行扫描,拼接全天空红外辐射亮温图像。利用天空中的云点与非云点在红外波段中表现出的不同特性,考虑不同仰角方向天空中云点与非云点的温度差异,结合地面环境参数,实时拟合天顶到水平区间内晴空时刻的温度阈值函数,利用阈值分割方式得出全天空云分布及云量信息。该方法可以有效减少地面环境参数及太阳光照对云图的影响,能够全天实时运行。将利用该方法获取的数据分别与人工观测数据及典型天气条件下可见光测云结果进行对比,结果表明该系统在云量观测方面具有一定的先进性和准确性。
  • 图  1  SIRIS-1外形

    Fig. 1  A photo for the SIRIS-1

    图  2  球面投影示意图

    Fig. 2  The schematic diagram of spherical projection

    图  3  2011年7月7日可见光云图与全天空红外辐射亮温拼图

    (a)11:32全天空可见光图片, (b)11:30开始扫描全天空红外辐射亮温拼图, (c)18:02全天空可见光图片, (d)18:00开始扫描全天空红外辐射亮温拼图

    Fig. 3  The cloud images of visible light and the whole sky maps of brightness temperature

    (a) the visible map at 1132 BT 7 July 2011, (b) the brightness map at 1130 BT 7 July 2011, (c) the visible map at 1802 BT 7 July 2011, (d) the brightness map at 1800 BT 7 July 2011

    图  4  扫描时次与红外辐射亮温值之间的关系

    (a) 晴空时刻天空亮温走势,(b) 有云时刻天空亮温走势

    Fig. 4  Relations between scan time and infrared brightness temperature

    (a) brightness temperature trends at clear sky moment, (b) cloudy brightness temperature trends at cloudy moment

    图  5  2011年7月7日全天空满云时红外辐射亮温拼图及亮温走势

    (a)03:00开始扫描阴天时红外辐射亮温拼图, (b) 阴天与晴空时亮温走势

    Fig. 5  Whole sky full of clouds, radiation image of brightness temperature and brightness temperature trends

    (a) the brightness map at 0300 BT 7 July 2011, (b) cloudy and sunny brightness temperature trends

    图  6  低能见度条件下扫描时次与红外辐射亮温值之间的关系

    (a)2011年8月23日10:10开始扫描红外辐射亮温拼图, (b)2011年8月23日11:10开始扫描红外辐射亮温拼图, (c)图 6a图 6b所代表天气的亮温走势

    Fig. 6  Low-visibility, relations between scan time and infrared brightness temperature

    (a) the brightness map at 1010 BT 23 August 2011, (b) the brightness map at 1110 BT 23 August 2011, (c) the brightness temperature trends of Fig. 6a and Fig. 6b

    图  7  天空红外辐射亮温与俯仰角之间的关系

    (a) 晴天不同时刻天空红外辐射亮温值走势,(b) 天空红外辐射亮温值减去地面温度后的走势

    Fig. 7  Relations between infrared brightness temperature and pitch angle

    (a) the brightness temperature trend of different time under the clear sky radiations, (b) the trend of sky brightness temperature minus the ground temperature

    图  8  不同条件下可见光与红外云量对比

    (a) 高能见度时中低云, (b) 低能见度时中低云, (c) 高能见度时卷云

    Fig. 8  Comparisons of artificial observed cloud amount and infrared observed cloud amount

    (a) middle and low cloud situations with high visibility, (b) middle and low cloud situations with low visibility, (c) cirrus with high visibility

    图  9  人工观测云量与地基红外测云系统反演云量分布

    Fig. 9  The cloud amount distribution of manual observation and ground-based measurements of cloud systems

    图  10  人工观测云量与地基红外测云系统反演云量误差分布

    Fig. 10  The percentage relative error of manual observation and ground-based measurements of cloud systems

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-28
  • 修回日期:  2012-12-26
  • 刊出日期:  2013-04-30

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