發(fā)布時間：2017-10-14 14:36

  本文關(guān)鍵詞：風(fēng)云二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演地表短波凈輻射的方法研究

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【摘要】：地表短波凈輻射(NSSR)顯著影響著區(qū)域乃至全球的氣候變化,是地表能量收支平衡的一個重要驅(qū)動因子。到目前為止,許多學(xué)者提出了各種各樣估算NSSR的方法。然而,針對我國靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云二號(FY-2D)數(shù)據(jù)估算NSSR的研究幾乎沒有。本文基于大氣輻射傳輸模型MODTRAN4和中國靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云二號(FY-2D)數(shù)據(jù)結(jié)合Tang等(2006)建立的針對MODIS反演地表短波凈輻射算法提出了針對FY-2D數(shù)據(jù)估算地表短波凈輻射的方法。首先,用MODTRAN4建立晴空和有云條件下,考慮多種大氣情況、不同下墊面等因素后形成的輻射值數(shù)據(jù)庫,由此數(shù)據(jù)庫分別建立晴空和有云天氣下大氣頂部寬通道反照率(r)與窄通道反射率(ρ1)之間的關(guān)系;然后分別建立了晴空和有云條件下對應(yīng)于陸地、海洋和冰雪三種類型下的地表吸收系數(shù)(a_s)與寬通道反照率(r)之間的關(guān)系,依此關(guān)系得到NSSR估算的方法。最后利用地面觀測點數(shù)據(jù)對該方法進行了驗證,并利用風(fēng)云二號數(shù)據(jù)對晴空下北京區(qū)域的地表短波凈輻射進行了示范應(yīng)用。模擬數(shù)據(jù)結(jié)果表明:晴空條件下估算的寬通道反照率(r')與真實寬通道反照率(r)均方根誤差(RMSE)小于0.0151,對陸地、海洋、冰雪三種地表類型而言,估算的NSSR 與真實 NSSR 的 RMSE 分別為 25.7432 W/m~2,10.1038 W/m~2,22.5303 W/m~2;有云條件下,無論是積云、高層云、層云還是三種云混合情況下估算的寬通道反照率(r')與真實寬通道反照率(r)均方根誤差(RMSE)都小于0.0116,同時,對應(yīng)于陸地、海洋和冰雪地表類型的 RMSE 分別是 19.3346 W/m~2、11.8353 W/m~2、20.7291 W/m~2�？紤]到輸入?yún)?shù)的誤差將影響NSSR估算結(jié)果,對晴空條件下的輸入?yún)?shù)大氣水汽含量(w)、大氣頂部窄通道反射率(ρ_1)、太陽高度角(SZA)以及觀測天頂角(VZA)進行了敏感性分析,結(jié)果表明ρ1的誤差對NSSR估算結(jié)果的影響最大,w的誤差影響最小,在三種地類中,陸地受這些影響因子的影響最小,且這些影響因子對NSSR估算的影響都在可接受的范圍內(nèi)。與此同時,利用山西省太原小店區(qū)和陜西長武生態(tài)試驗站的實測數(shù)據(jù)對方法進行了實測驗證,晴空下小店區(qū)的估算與實測值的RMSE為48.56 W/m~2,平均誤差為-2.23W/m~2,長武試驗站的估算與實測值的RMSE為73.93 W/m~2,平均誤差為13.62W/m~2;有云條件下小店區(qū)估算值與實測值的RMSE為88.99 W/m~2,平均誤差為45.77W/m~2。結(jié)果表明地表短波凈輻射可以利用本研究提出的方法進行估算。
【關(guān)鍵詞】：地表短波凈輻射 反照率 FY-2D MODTRAN
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V557
【目錄】：

• 中文摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究背景與選題意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究進展13-17
• 1.3 研究目標(biāo)和內(nèi)容17
• 1.3.1 研究目標(biāo)17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 遙感物理名詞及數(shù)據(jù)來源19-23
• 2.1 相關(guān)遙感物理名詞概念19-21
• 2.2 數(shù)據(jù)介紹21-22
• 2.2.1 輻射傳輸模型模擬數(shù)據(jù)21
• 2.2.2 地面數(shù)據(jù)21-22
• 2.2.3 風(fēng)云-2D衛(wèi)星數(shù)據(jù)22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 晴空條件下地表短波凈輻射的反演理論及介紹23-37
• 3.1 大氣頂部短波窄通道反射率到寬通道反照率的構(gòu)建23-25
• 3.2 地表短波凈輻射反演25-28
• 3.2.1 模型介紹25-26
• 3.2.2 晴空條件下系數(shù)a1-a7,x,y,z的估算26
• 3.2.3 估算值與模擬值的比較26-28
• 3.3 影響因子的敏感性分析28-33
• 3.3.1 窄通道反射率ρ_1的敏感性分析28-29
• 3.3.2 大氣垂直水汽含量的敏感性分析29-30
• 3.3.3 太陽高度角的敏感性分析30-31
• 3.3.4 觀測天頂角的敏感性分析31-33
• 3.4 隨機選取24條TIGR大氣廓線驗證33-34
• 3.5 地面實測驗證34-36
• 3.5.1 FY-2D的數(shù)據(jù)獲取34
• 3.5.2 計算大氣垂直水汽含量34-35
• 3.5.3 地表短波凈輻射計算結(jié)果35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第四章 有云條件下地表短波凈輻射的反演37-55
• 4.1 有云情況下數(shù)據(jù)的模擬37
• 4.2 積云下地表短波凈輻射的反演37-41
• 4.2.1 積云下可見光通道反射率與寬通道反照率關(guān)系的構(gòu)建37-40
• 4.2.2 積云下系數(shù)a1-a7,x,y,z的估算及驗證40-41
• 4.3 高層云下地表短波凈輻射的反演41-45
• 4.3.1 高層云下可見光通道反射率與寬通道反照率關(guān)系的構(gòu)建41-44
• 4.3.2 高層云下系數(shù)a1-a7,x,y,z的估算44-45
• 4.4 層云下地表短波凈輻射的反演45-49
• 4.4.1 層云下可見光通道反射率與寬通道反照率關(guān)系的構(gòu)建45-48
• 4.4.2 層云下系數(shù)a1-a7,x,y,z的估算48-49
• 4.5 三種云的地表短波凈輻射反演49-53
• 4.5.1 三種云可見光通道反射率與寬通道反照率關(guān)系的構(gòu)建49-52
• 4.5.2 三種云系數(shù)a1-a7,x,y,z的估算52-53
• 4.6 地面結(jié)果驗證53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻57-63
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果63-65
• 致謝65-67
• 個人簡況及聯(lián)系方式67-71

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本文編號：1031659