隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的極軌衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星發(fā)射成功,并投入到對(duì)地觀測(cè)使用中,這為深入研究沙塵氣溶膠的變化、分布以及其對(duì)氣候系統(tǒng)的影響等都提供了必要條件。其中在利用紅外遙感定量反演沙塵氣溶膠參數(shù)的研究中,沙塵判識(shí)是一項(xiàng)既重要卻又非常困難的工作,對(duì)沙塵覆蓋范圍的誤判將有可能導(dǎo)致最終反演結(jié)果的失敗,因此,正確的判識(shí)結(jié)果是整個(gè)定量反演工作的前提和基礎(chǔ)�？諝庵械纳硥m粒子在紅外通道有強(qiáng)烈的反應(yīng)信號(hào),具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面的作用,一方面是沙塵粒子在12μm通道比輻射率比11μm通道比輻射率高,導(dǎo)致了兩個(gè)通道存在亮溫差;另一方面是由于地表發(fā)射到空間的紅外信號(hào)造成衰減,從而導(dǎo)致衛(wèi)星探測(cè)到的亮溫降低,即是所謂的紅外差值沙塵指數(shù)。以上都可以作為追蹤和判識(shí)沙塵信息的有效參數(shù)。目前,沙塵的判識(shí)主要針對(duì)氣象衛(wèi)星觀測(cè)的11μm與12μm通道亮溫變化信息,采用基于固定閾值的方法進(jìn)行檢測(cè)。該方法利用11μm與12μm通道亮溫差為負(fù)的特征將沙塵和其他探測(cè)目標(biāo)區(qū)分開(kāi),能較好地進(jìn)行沙塵信息的提取,但是容易產(chǎn)生較大的誤判,其主要原因是11μm與12μm通道亮溫隨時(shí)空變化具有顯著差異,因此采用固定閾值判斷,亮溫值有波動(dòng),就會(huì)造成像元誤判。為了解決這個(gè)問(wèn)題,本文利用新一代靜止氣象衛(wèi)星Himawari-8,通過(guò)建立晴空11μm亮溫及其與12μm亮溫差背景場(chǎng),結(jié)合沙塵大氣條件下11μm與12μm通道的亮溫變化特征,提出了基于動(dòng)態(tài)閾值的靜止氣象衛(wèi)星沙塵遙感檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的沙塵檢測(cè)方法比固定閾值沙塵檢測(cè)方法的覆蓋范圍更吻合、檢測(cè)結(jié)果更精確、穩(wěn)定性更好,并且可有效用于白天和夜晚的沙塵檢測(cè)。本文的研究工作包括如下三個(gè)部分:1.本文通過(guò)Himawari-8數(shù)據(jù)構(gòu)建背景場(chǎng),作為動(dòng)態(tài)的閾值,利用沙塵11μm通道與12μm通道的亮溫差為負(fù)的光譜特性,提出了基于靜止氣象衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)沙塵檢測(cè)方法。2.本文通過(guò)構(gòu)建IDDI,根據(jù)紅外差值沙塵指數(shù)隨時(shí)間的變化,觀察這一天內(nèi)各個(gè)地區(qū)沙塵強(qiáng)度的變化情況。因此,利用Himawari-8高時(shí)相的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沙塵信息動(dòng)態(tài)變化的全天時(shí)監(jiān)測(cè)。3.本文提出的動(dòng)態(tài)沙塵檢測(cè)方法有效應(yīng)用于2016年3月1~20日中國(guó)西北地區(qū)沙塵天氣信息的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不僅可顯著提升沙塵檢測(cè)的精度,還可以應(yīng)用于夜間沙塵信息的提取,為中國(guó)沙塵天氣研究提供了一種可靠的手段。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P412.27;X87
【部分圖文】：

15圖 2-1 Himawari-8 真彩色合成圖像Himawari-8 靜止氣象衛(wèi)星能夠提供高時(shí)相的檢測(cè)數(shù)據(jù)，可以建立較高精度的晴空背場(chǎng)。因此，本文選取 2016 年 3 月 1～20 日的 Himawari-8 靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，主要是用 11μm 和 12μm 兩個(gè)通道的亮溫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.3.2 MODIS 數(shù)據(jù)MODIS 中分辨率成像光譜儀是 Aqua 和 Terra 衛(wèi)星上搭載的主要傳感器之一，是衛(wèi)上唯一將實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò) x 波段向全世界直接廣播，并可以免費(fèi)接收數(shù)據(jù)并無(wú)償使的星載儀器，全球許多國(guó)家和地區(qū)都在接收和使用 MODIS 數(shù)據(jù)。MODIS 儀器的地面辨率為 250m、500m 和 1000m，掃描寬度為 2330km。在對(duì)地觀測(cè)過(guò)程中，每秒可同獲得 11Mbps 的來(lái)自大氣、海洋和陸地表面信息，日或每?jī)扇湛色@取一次全球觀測(cè)數(shù)。MODIS 傳感器在 0.4~14.3μm 的波段區(qū)間總共包含了 36 個(gè)波段，其中可見(jiàn)光波段

圖 3-1 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫的變化曲線圖 3-2 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫差的變化曲線從圖 3-1 和圖 3-2 中可以清晰的看出，沙塵氣溶膠的存在會(huì)導(dǎo)致 11 m 和 12 m 通道的亮溫大幅度減小，而且11 m通道亮溫減小的速度比12 m通道減小的快，導(dǎo)致11 m和 12 m 通道的亮溫差為負(fù)數(shù)。由此可見(jiàn)，因沙塵氣溶膠引起的亮溫變化可以作為沙塵識(shí)別的有效參數(shù)。目前大部分沙塵檢測(cè)方法，都是利用固定的閾值來(lái)檢測(cè)沙塵，但是，由于衛(wèi)星觀測(cè)亮溫與亮溫差隨時(shí)空變化具有較大差異，因此，固定閾值檢測(cè)沙塵的方法存在局限性。本文以2016年3月1～20日沙塵天氣發(fā)生期間（70 ,35 ）（、80 ,40 ）（、90 ,45 ）三個(gè)點(diǎn)為例分析了 Himawari-8 同一時(shí)刻亮溫光譜特征的變化，如圖 3-3 所示。

圖 3-1 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫的變化曲線圖 3-2 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫差的變化曲線從圖 3-1 和圖 3-2 中可以清晰的看出，沙塵氣溶膠的存在會(huì)導(dǎo)致 11 m 和 12 m 通道的亮溫大幅度減小，而且11 m通道亮溫減小的速度比12 m通道減小的快，導(dǎo)致11 m和 12 m 通道的亮溫差為負(fù)數(shù)。由此可見(jiàn)，因沙塵氣溶膠引起的亮溫變化可以作為沙塵識(shí)別的有效參數(shù)。目前大部分沙塵檢測(cè)方法，都是利用固定的閾值來(lái)檢測(cè)沙塵，但是，由于衛(wèi)星觀測(cè)亮溫與亮溫差隨時(shí)空變化具有較大差異，因此，固定閾值檢測(cè)沙塵的方法存在局限性。本文以2016年3月1～20日沙塵天氣發(fā)生期間（70 ,35 ）（、80 ,40 ）（、90 ,45 ）三個(gè)點(diǎn)為例分析了 Himawari-8 同一時(shí)刻亮溫光譜特征的變化，如圖 3-3 所示。

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本文編號(hào)：2819411