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大雾多在凌晨生成,太阳出升后逐渐消散。因此大雾判识需要在夜间、白天两种不同的辐射条件下进行。夜间大雾在10.7μm波段的有效亮温比在3.7μm波段高。白天大雾、积云和层云等小水滴的云比冰晶云以及大粒子的中高云散射大,在3.7um也亮的多,而海洋性大雾由于粒子较大,所以与陆地云相比,散射小,所以较暗。
本文模拟了夜间、白天两种辐射条件下,大雾与不同相态不同地表的各种冷暖云、地表状况的BT10.7μm-BT3.7μm和分裂窗通道的亮温差说明了BT10.7μm-BT3.7μm以及10.7μm和11.7μm亮温的余值,在大雾判识上的作用和局限。模拟采用了8流离散法(DISORT)求解,以不刚粒子半径的球形粒子(冰晶)光学厚度为变量,考虑了地表发射率的影响,应用了适宜的大气扩线,同时考虑了大雾,云顶高、云底高、云厚度等因素。
结果表明,夜间,BT10.7μm-BT3.7μm亮温差可以用于大雾与各种云的区分。其中,大粒子液态水云、冰晶云、云顶温度相对于地表温度明显偏低的冷云,云顶的有效温度在10.7μm比在3.7μm低,BT10.7μm-BT3.7μm的亮温差值与大雾有明显区别。对于光学厚度很厚,粒子半径小的液态冷云等情况,其BT10.7μm-BT3.7μm亮温差与大雾的表现近似。白天,3.7μm和10.7μm通道的亮温差依然可以应用于大雾区域的判识。由于散射作用影响,大雾的小粒子散射效率比大粒子冰晶云大3倍,所以,大雾的后项散射比大可以使BT10.7μm-BT3.7μm亮温差的值迅速由正到负,并随太阳天顶角的增大而迅速变大,之后稳定,幅度明显大于其它云系。尤其太阳高度角在0~15°的范围内时,用此方法区分大雾和其他云系,效果非常好。
对于夜间光学厚度很厚的液态冷云与大劣在BT10.7μm-BT3.7μm相似,使二者不好区分的问题,本文使用了数值天气预报的T213格点场中的温度等资料,得到了较好解决。
因厚水冷云发展很旺盛,在中纬度,此种云的云顶温度明显低于地表温度,由于逆温层的存在,雾顶温度则高于等于地表温度。另外,一般认为层云与大雾特性基本一致,唯一的差别是雾顶存在逆温层,利用地面T213气温数值预报数据还可以将这部分层云滤除。
FY2C静止气象卫星是东亚地区第一颗有3.7μm通道探测器的静止气象卫星,上述所提方法,应用于大雾监测已经取得了很好的效果。