【摘要】：衛(wèi)星遙感是目前對海霧進(jìn)行檢測的有效技術(shù)手段，但是由于海上觀測資料稀少，難以獲得更多確認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的驗證和改進(jìn)。星載激光雷達(dá)CALIOP能夠以30m的垂直分辨率晝夜對星下點(diǎn)的大氣垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，所以根據(jù)CALIOP數(shù)據(jù)可以確認(rèn)大量的海霧等目標(biāo)物作為樣本。本文通過采用CALIOP觀測數(shù)據(jù)和與之同步匹配的Aqua-MODIS數(shù)據(jù)獲得了大量樣本的光譜特性，并據(jù)此得到用于海霧檢測的閾值范圍。同時，還使用CALIOP數(shù)據(jù)對海霧能見度等特征量的反演以及MODIS用于海霧檢測的海域適用性做了分析。 本文首先利用CALIOP高垂直分辨率的優(yōu)勢，在CALIPSO星下點(diǎn)分別確認(rèn)了1146個白天海霧樣本和1085個夜間海霧樣本，以及大量的非海霧樣本，然后對這些樣本在Aqua-MODIS不同通道的光譜特性進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果表明： （1）白天，，在通道1，95%的晴空海表反照率小于0.15，80%的海霧反照率集中在0.10到0.50之間，低云反照率集中在0.3到0.70之間且65%大于0.50，95%的中高層云反照率集中在0.5到0.9之間；在通道2，晴空海表的反照率大多數(shù)都小于0.1，海霧、低云和中高層云的反照率與在通道1相似；95%的晴空海表在通道19與通道18的反照率差異小于0.015，海霧、低云和中高層云在通道19與通道18的反照率差異集中在0到0.015之間；晴空海表、海霧、低云區(qū)域在通道26的反照率集中在小于0.02的范圍內(nèi)，大多數(shù)中高層云的反照率大于0.02。 （2）夜間，晴空海表和中高層云的在通道31和通道20的亮溫差異明顯不同于海霧和低云，晴空海表和中高層云大多數(shù)小于1K，而80%以上海霧的差異大于1K,70%以上的低云的差異大于1K；中高層云在通道31和通道28的亮溫差異分布雖然與晴空海表、海霧、低云在通道31和通道28的亮溫差異分布都有很大交疊，但是中高層云在通道31和通道28的亮溫差異在2K左右時出現(xiàn)的概率最大，明顯不同于晴空海表、海霧和低云。根據(jù)光譜統(tǒng)計結(jié)果，本文設(shè)定用于MODIS海霧檢測的閾值，然后分別使用該閾值和前人設(shè)定閾值對兩次白天海霧進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明本文所設(shè)定的閾值能夠更加全面的檢測出海霧區(qū)域。為了進(jìn)一步檢驗該閾值的準(zhǔn)確性，使用該閾值對發(fā)生在黃海的多次海霧進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果都得到了CALIOP觀測數(shù)據(jù)、地面探空站數(shù)據(jù)以及船測數(shù)據(jù)的驗證。 本文使用CALIOP數(shù)據(jù)對海霧的幾何厚度和光學(xué)厚度的關(guān)系進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)使用CALIOP數(shù)據(jù)獲得的海霧厚度與使用MODIS數(shù)據(jù)提供的云層光學(xué)厚度反演得到的海霧厚度基本一致，并據(jù)此反演得到了海霧的能見度。 同時，為了分析MODIS在海霧檢測當(dāng)中的適用性，本文使用CALIOP云產(chǎn)品數(shù)據(jù)對中國海及其周邊海域的云層分布做了統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在黃海海域出現(xiàn)兩層及兩層以上的云概率小于0.2，這說明使用MODIS檢測海霧適用于該海域。 根據(jù)本文所做的分析,利用CALIOP高垂直分辨率的優(yōu)勢, CALIOP數(shù)據(jù)可以很好地應(yīng)用于MODIS海霧檢測方法的檢驗和改進(jìn)以及海霧特征量的反演。
【圖文】：

圖 2-1 Terra 衛(wèi)星（http://www.nasa.gov/mission_pages/terra/spacecraft/index.html）2. Aqua 衛(wèi)星Aqua 衛(wèi)星是 NASA 發(fā)射的第二顆 EOS 計劃衛(wèi)星，于 2002 年 5 月 4 日發(fā)同 Terra 一樣 Aqua 也是太陽同步地球極軌衛(wèi)星，于每天下午同一時間上空與 Terra 在數(shù)據(jù)采集時間上形成補(bǔ)充，所以也被稱為第一顆上午對（簡稱，EOS PM-1）。同時 Aqua 也是 A-Train 系列極軌衛(wèi)星的組成部Aqua 在保留了 Terra CERES 和 MODIS 傳感器的基礎(chǔ)上，添加了大氣紅（AIRS）、先進(jìn)微波探測器（AMSU-A）、巴西濕度探測器（HSB）、地球觀進(jìn)微波掃描輻射計（AMSR-E）。Aqua 的主要任務(wù)是對地球的水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行觀測，包括對海洋、降水進(jìn)行觀測，也包括對大氣當(dāng)中的水蒸氣、云當(dāng)中的水等各種形態(tài)的的水

圖 2-2Aqua 衛(wèi)星（http://Aqua.nasa.gov/）2.1.2 EOS-MODIS 數(shù)據(jù)MODIS 是在傳統(tǒng)的成像輻射計的基礎(chǔ)上發(fā)展來的一種寬光譜被動成像傳感器,是新一代圖譜光學(xué)傳感器。MODIS 擁有觀測光譜波長范圍分布在 0.4μm 到14.4μm 的 36 個光學(xué)通道，刈幅寬度可達(dá) 2330 km，星下點(diǎn)空間分辨率有 250m500m 和 1000m 3 種。搭載在 Terra 和 Aqua 上的 MODIS 相互補(bǔ)充，可以每天獲得4 次全球觀測數(shù)據(jù)。MODIS 的多通道、寬光譜的特性使得 MODIS 能夠同時對海洋水色、浮游植物、陸地溫度、大氣溫度、大氣水汽含量、大氣臭氧含量等重要地球系統(tǒng)信息進(jìn)行同時觀測。MODIS 與 NOAA 等地球同步衛(wèi)星上搭載的多光譜成像傳感器相比波譜分辨率有了明顯提高，對地球觀測的空間分辨率提高到了百米級別，而從 NOAA 的空間
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P714.2

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本文編號：2681855