雾的遥感监测与物理特性模拟研究

【摘要】：雾是一种灾害性天气,具有出现几率高、发生范围广、危害大等特点,经常造成高速公路封闭、航运中断,甚至会造成人员伤亡、财产损失等严重灾情,雾对人体健康、供电线路、农业生产等也有严重影响。雾的监测方法有两种,常规监测方法和利用气象遥感资料(包括卫星和雷达资料)进行监测。常规的监测方法受到观测站点的分布及观测时间的限制,尤其是对大范围雾的监测,不仅浪费大量的人力、物力,而且难以准确获取其强度和范围信息；而气象卫星具有覆盖范围大、观测波段多、观测频次高、信息源可靠、直接投入成本低的优点,利于雾的实时动态监测。随着卫星技术的发展和成熟,卫星资料在大雾监测中的作用已经越来越突出。 本文主要研究了以下内容： 首先,介绍了雾、云、下垫面在卫星遥感图像上的光谱特征,利用不同季节、不同时间的大量数据统计、分析得到它们之间的光谱差异,总结得到了雾的卫星遥感的一般性监测原理。 其次,利用风云二号气象卫星进行了雾的监测,充分利用风云二号气象卫星覆盖范围大、时间分辨率高的优点,进行了雾的连续性动态监测,并针对雾的发生、发展及消亡进行了研究。根据2007年12月18日——21日的风云卫星数据利用该方法对华北、华东地区进行了雾的监测,取得了良好的效果,通过与测站数据进行比对,监测精度达到了76.6%；同时还利用探空资料对此次大雾的生消机理进行分析,通过对天气图上的温、压、湿、风等基本要素的解读,详细阐述了此次大雾的内部发生、发展及消亡机理,对于后面利用探空资料进行雾的预报分析提供了理论基础； 另外,还利用环境减灾小卫星进行了雾的监测,环境星是我国自行研制发射的一颗环境卫星,该卫星主要的功能就是对各种自然灾害进行监测、评估,对环境保护等提供技术支持,其搭载的传感器、空间分辨率等都优于风云二号气象卫星,适合进行雾的监测。本文利用红外相机近红外波段的反射率代替可见光波段的反射率,对2010年1月16日,湖北、河南、安徽、江西等省发生的大雾天气进行了监测,取得了比较理想的结果； 最后,介绍了现在比较常用的MODTRAN辐射传输模型,对模型的一些基本功能及输入输出参数做了简要的概述,根据该模型模拟了雾的一些物理特性,包括能见度、透过率、厚度等,利用得到的模拟数据拟合出它们之间的关系式,为雾的物理特性的遥感反演提供了一种新的方法。