FY-3A卫星陆地气溶胶光学厚度反演及其在沙尘监测中的应用

【摘要】：由于卫星波段设置、角度设置等的不同,以往的气溶胶光学厚度反演算法往往是针对单一传感器设置特定的算法,或者说某一特定的算法有其最优的传感器参数设置。由于国产卫星在波段设置、系统设计等方面的特殊性,为了进一步挖掘我国国产卫星数据的应用潜力,促进我国国产卫星应用产品的开发,需要根据国产卫星的特点开展有针对性的反演算法研究。本文以新一代国产极轨卫星FY-3A为数据源,以辐射传输方程为基础,针对亮地表下垫面气溶胶光学厚度(AOD)反演的难点,提出FY-3A与MODIS数据协同反演AOD的新方法。将反演结果与AERONET站点数据进行了比较,发现新算法反演的结果与AERONET观测结果之间相关系数在0.73以上,其绝对误差在0.1以内。在反演地区同时比较协同算法、NASA气溶胶产品以及AERONET站点值发现,绝大部分站点协同算法反演得到的AOD更接近AERONET站点值。在AOD反演的基础上,基于后向轨迹模型,分析不同层高(500m,1500m和2500m)不同时间(2010年3月19日至2010年3月21日每天中午12:00)前72小时前向轨迹模型,辅助?ngstr?m系数产品,分析了2010年三月下旬北方地区沙尘天气及其传输过程。重点分析3月19日沙尘天气对我国山东半岛地区的影响,3月20日对韩国及周边以及3月21日对日本以及台湾地区的影响。分析发现,沙尘天气的发生导致AOD显著增加,AOD时空变化与沙尘传输过程有很好的一致性,并且由于大气参数的垂直效应差异导致同一地区不同高度气溶胶来源的差异。通过本文研究可以看到,通过实现多星多源遥感数据的综合定量反演,可以做到信息互补,充分挖掘现有各种卫星传感器的遥感应用潜力,使得生产高精度、高质量、长时间序列的多尺度气溶胶定量遥感产品成为可能。与此同时,该方法对于FY-3A卫星气溶胶光学厚度反演精度较高,为国产卫星气溶胶产品提供了一条新思路,也为气溶胶产品国产化提供了可能。当然,由于模型本身的特点导致该算法计算量较大,另外,包括影像配准精度、气溶胶吸收效应等对模型影响较大的因素,在后期必须做进一步优化。