第33卷，第4期 2013年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
利用云廓线雷达数据分析云光谱结构特征
韩永1，2，吕达仁2
1.南京大学大气科学学院，江苏南京210093
2.中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境变化实验室，北京
100029
Vol. 33,No.4,pp911-915
April，2013
摘要云在地气系统中扮演着非常重要的角色，当前气候模式的模拟仍然缺乏云体内部精细结构的数据。面用传统的被动卫量辐射计逐感，则会丢失大量的云层垂直分布的信息。正是基于这些原因，NASA提出了 CloudSat的发射项目，提供必要的观测以使我们更好的理解云的内部结构。CloudSat于2006年4月28日发射成功，搭载第一个W带（94GHz)云廓线雷达(cloudprofileradar，CPR)，可提供连续地、全球时间序列的云的垂直结构和特征。利用CloudSat卫星数据对2009年第8号台风云系“莫拉克”和2009年的第15号台风云系“巨爵“进行分析，根据云检测的结果，获取了雷达反射率、云类型以及云层光学厚度的连续变化特征。这将为我们后续台风云系光学特性的研究提供参考。
同大气探测；云；光谱结构；卫星遥感；CloudSat
关键词
中图分类号：P407；P414.4
引言
文献标识码：A
地球上的云扮演着非常重要的角色，影响人们生活的各个方面。在全球大尺度系统里，从空间拍摄的地球图像中最令人激动的景象之一，就是围绕着地球的云[]。这些连贯的云系的特征和运动由大尺度大气环流所控制，同时，它也是天气系统本质的显示，云的垂直结构控制着许多关键的云的待性(2)。例如，云对大气加热或冷却的程度依赖于云的高度以及云层相对于所测空间大气的位置；云产生降水的能力以及产生降水的数量及强度直接与云的厚度有很大关系。追踪云的运动，使用大气环流模式，可获知全球大尺度风场的变化[]。对于全球云系研究来说，云不仅仅是大尺度空气运动的被动跟踪器，还是我们对天气和气候施加巨大影明的主要目标之一。而且，云系作为大气中水循环的一个基本平台，不但起到冷凝水蒸汽和形成降雨的作用，也支配行星的能量收支。同时，云、气溶胶以及辐射传输之间的相互作用，共同对全球气领和环境变化造成影响(44]。
尽管云在气候中扮演基础性的角色，目前仍然有很多关于它的信息我们并不知道。寻求对云观测的全球视觉是科学家主要关注的焦点，当前对它观察最多的是通过卫星上的多光谱辐射传感器的测量来完成的。例如，ARM计划中云的
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)04-0911-05
探测；根据ISCCP，通过大气柱积分获得了云量化的光学特性。用传统的被动卫星辐射计遇感，云层垂直分布的全面信息会大量丢失，观测缺少来自大气和地表的反射和发射辐射；同时也仅仅允许我们粗略地估计云的位置和垂直范围的信息。正是基于这些原因，NASA提出了CloudSat的发射项目，作为地球系统科学探路者计划（ESSP：EarthSystems Science Pathfinder，http://essp-gsfc. nasa-gov)中三个最主
要的探测器之
，目的是提供必要的观测使我们更好的理解
云的内部结构。CloudSat于2006年4月28日发射成功，搭载第一个W带（94GHz)云廊线雷达CPR。提供了连续地、全球时间序列的云的垂直结构和特性(]
利用CloudSat卫星数据对2009年第8号台风云系“莫拉克"和2009年的第15号台风云系“巨爵”进行分析，根据云检测的结果，获取了云类型、雷达反射率以及云层光学厚度等光谱特征。为我们后续台风云系光学特性的研究提供参考。
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云廓线雷达
NASA的云廊线雷达CloudSat卫星飞行在太阳同步轨
道，正常高度705km，89°倾角，CPR沿轨迹飞行的速度约为7km·s^。在30km的垂直窗高度上，每一个廊线有125
收稿日期：2012-09-20，修订日期：2013-01-23
（00206002000800）900008021000
(BK2009256)，中国科学院王宽诚博士后教育基金项目和江苏高校优势学科建设工程项目联合资助
作者简介：韩永，1975年生，南京大学大气科学学院副教授万方数据
e-mail, HanYong@nju. edu. cn