中国区域MODIS陆地气溶胶V5.2算法的有效性评估及算法的改进研究

论文摘要

大气气溶胶是指大气中悬浮的各种固体和液体颗粒物。它不仅可以通过对辐射的吸收和散射直接影响地气系统的辐射收支,还可以作为云的凝结核影响云的微物理特性,从而改变降水和云的寿命,而且在许多地球物理和化学过程中也起着重要作用。中国地域辽阔,地表状况复杂,生态类型多样,但在中国区域对气溶胶进行长期观测的地面站点资料较少,因此卫星遥感气溶胶成为了获取气溶胶区域分布的唯一手段,而提高卫星遥感气溶胶的反演精度也成为了目前亟待解决的问题。本文在概述气溶胶光学特性的卫星遥感进展的基础上,重点介绍了MODIS陆地气溶胶V5.2算法,并对该算法所作的改进之处作了一些说明。在此基础上,本文利用部分AERONET站点Level 2.0资料对MODIS气溶胶产品在中国区域的适用性和产品精度做了详细地评估,结果显示MODIS气溶胶产品的反演精度在中国区域存在很大的区域性差异和季节性变化。为了减小气溶胶反演产品的区域性差异和季节性变化,本文提出了一种快速反演气溶胶光学厚度的算法。该算法对地表反照率的处理与MODIS V5.2算法相同,考虑到谱分布的细结构对卫星遥感气溶胶的光学厚度的影响很小,算法中气溶胶谱分布采用Junge谱来近似实际大气中气溶胶的谱分布；气溶胶模型光学特性的设置也与MODISV5.2算法中所给定的参数不同。通过太湖和香河两地的MODIS 1B数据,采用本算法去反演气溶胶光学厚度,并将反演结果与AERONET站点Level 2.0资料进行对比,以检验该算法的反演精度和区域适用性。检验结果表明：本算法反演的结果与太湖、香河两站点的太阳光度计观测结果一致性较好,反演精度高于MODIS气溶胶现行算法,反演结果合理。说明本算法反演精度较高,具有较好的区域适用性。此外,由于本算法的气溶胶模型和光学特性设置简单方便,能有效减少计算查找表的时间和解方程的迭代时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 大气气溶胶概述
• 1.2 气溶胶的折射指数和谱分布
• 1.3 气溶胶光学厚度的定义
• 1.4 气溶胶光学特性的卫星遥感进展
• 1.5 论文研究内容和意义
• 第二章 MODIS气溶胶算法简介
• 2.1 MODIS仪器
• 2.1.1 轨道参数和主要任务
• 2.1.2 EOS/MODIS资料的特点
• 2.2 MODIS气溶胶陆地算法
• 2.2.1 背景介绍
• 2.2.2 气溶胶模型和查找表
• 2.2.3 地表反射率的假设
• 2.2.4 反演算法
• 2.3 小结
• 第三章 MODIS气溶胶陆地产品的地基验证
• 3.1 AERONET简介
• 3.2 太阳光度计反演气溶胶光学厚度的方法
• 3.3 时空匹配方法
• 3.4 站点数据
• 3.5 对比结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 一种快速的MODIS气溶胶反演算法
• 4.1 算法的简介
• 4.2 算法流程图
• 4.3 查找表的建立
• 4.3.1 6S简介
• 4.3.2 查找表的建立
• 4.3.3 气溶胶类型和谱分布的设置
• 4.4 本章小结
• 第五章 新算法的有效性验证
• 5.1 数据与时空匹配
• 5.2 反演结果验证与分析
• 5.3 误差分析
• 5.3.1 气溶胶谱分布对反演结果的影响
• 5.3.2 折射率的选取及对反演结果的影响
• 5.3.3 地表反射率的敏感性分析
• 5.4 小结
• 第六章 讨论和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录一 球面几何关系
• 附录二 MODIS 1B数据反射率的气体修正
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介