[发明专利]一种大气温湿度廓线微波探测仪及其探测方法

说明书

一种大气温湿度廓线微波探测仪包括:电子学机箱(1)、扫描驱动机构(2)和外定标模块(3)；扫描驱动机构(2)驱动电子学机箱(1)对辐射计的旋转扫描观测；外定标模块(3)，包括相同结构的定标热源(301)和定标常温源(302)，设置于电子学机箱(1)外部为电子学机箱(1)提供定标基准参数；电子学机箱(1)接收K和V两个波段大气的微波辐射，处理后得到辐射亮温的相关参数，结合所述的定标基准参数，计算大气温湿度辐射亮温T_A，反演出大气温湿度廓线。基于该探测仪，本发明还提供了一种大气温湿度廓线微波探测方法。本发明的探测仪及其探测方法能够不间断对低层大气特别是边界层的温湿度廓线进行连续不间断的探测，为大气科学研究和气象预报业务提供重要的数据来源。

技术领域

本发明涉及微波辐射计领域，具体而言，涉及一种大气温湿度廓线微波探测仪。

背景技术

大气温度和湿度廓线是重要的气象参数，目前在气象业务应用中通常采用的探测方法包括无线电探空仪、探空气球现场测量和卫星遥感等。其主要局限性包括：

无线电探空仪体积庞大、成本较高而且需要复杂的安装和运行条件，需要大功率的无线电辐射，不能安装和运行在人口稠密地区，并且空间分辨率和时间分辨率都较低。

气球现场探测只能进行离散时间上有限的测量，长期探测的成本高，一般每天只能获得1～2次测量数据，并且其施放受限于气象条件。

卫星遥感，主要是星载微波/毫米波辐射计，具有全球探测能力，特别在海洋上空和人迹罕至的陆地地区，但其空间分辨率较低，并且受限于观测几何，对于高空具有较高的垂直分辨率，而对于低空的垂直分辨率较差，特别是云的遮挡和强吸收，以及大气对毫米波波段电磁波的不透明性，卫星遥感对对流层底部、边界层的探测性能很差，并且其时间分辨率决定于卫星轨道的重复覆盖时间，单颗卫星一般仅能实现一天两次的重复观测。

微波辐射计通过接收来自地物目标的电磁辐射或者反射进行探测，是一种被动微波遥感器。微波辐射计与红外及可见光遥感器相比，具有波长更长、穿透能力强的优势，并且能够全天时、全天候工作，特别适合于观测地球物理参数。微波辐射计在对地观测和日常生活中正发挥着越来越重要的作用。它不但能够应用于海洋环境监测、大气与气象观测、农业监测、地质探查和军事侦察等方面，还可以用于导弹的末端制导、射电天文、医疗病理研究等领域。微波辐射计可以进行幅相、极化和相干接收，可以进行灵活的信号处理，以获取更多的有用信息。与主动遥感器相比，微波辐射计具有功耗低、体积小、质量轻和工作稳定可靠等特点。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有探空探测手段的缺陷和不足，连续不间断对低层大气、特别是边界层的温湿度廓线进行连续不间断的探测，为大气科学研究和气象预报业务提供重要的数据来源。

为实现上述目的，本发明提出一种大气温湿度廓线微波探测仪，包括:电子学机箱(1)、扫描驱动机构(2)和外定标模块(3)；

所述扫描驱动机构(2)，用于驱动电子学机箱(1)对辐射计的旋转扫描观测；

所述外定标模块(3)，包括相同结构的定标热源(301)和定标常温源(302)，设置于电子学机箱(1)外部；用于为电子学机箱(1)提供定标源，供所述电子学机箱(1)采集定标基准参数；

所述电子学机箱(1)，用于接收K和V两个波段大气的微波辐射，处理后得到辐射亮温的相关参数，结合所述的定标基准参数，计算大气温湿度辐射亮温T_A，反演出大气温湿度廓线。

作为上述装置的一种改进，所述电子学机箱(1)包括天线单元、辐射接收单元和数字单元；

所述天线单元，采用波纹喇叭天线作为天线，将采集到的信号通过直接检波体制接收机进行放大输出，并接收K和V波段大气的微波辐射；