基于三频云雷达观测的空中昆虫浓度推算方法

《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》：Derivation of aerial insect concentration with triple frequency cloud radar observations

　　

摘要：

空中昆虫对自然界和社会而言至关重要。尽管过去几十年来用于观察飞行昆虫的方法不断改进，但在较大的空间和时间范围内系统、持续地监测昆虫仍然十分困难。雷达遥感已被证明是较为有效的观测工具之一。然而，由于雷达对与其波长相近大小的目标最为敏感，因此能够检测到的特定尺寸范围内的空中昆虫种类取决于所使用的雷达类型。在此，我们提出了一种基于天顶方向多普勒云雷达光谱数据的新方法，用于估算垂直剖面中的昆虫浓度。该方法结合了多种先进的气象算法，从雷达数据中提取昆虫信号，并量化地面以上150米至3000米高度处的昆虫数量。作为验证，该方法被应用于德国夏季三个月观测期间获得的X波段（λ = 3.2厘米）、Ka波段（λ = 0.85厘米）和W波段（λ = 0.32厘米）多普勒云雷达的三频段数据。文中还展示了两个高海拔区域昆虫群落的观测结果，并比较了三种雷达仪器所获得的昆虫浓度日变化规律的差异。由于W波段对蚜虫等极小型昆虫具有更高的灵敏度，因此在白天较低海拔地区，W波段检测到的昆虫浓度最高。总体而言，波长较长的雷达在较高海拔地区（Ka波段）以及夜间（X波段）能检测到更高的昆虫浓度。