【摘要】：氣溶膠造成的大氣環(huán)境影響已在全球范圍獲得廣泛關(guān)注。衛(wèi)星遙感技術(shù)大空間尺度范圍的特點(diǎn)使其成為監(jiān)測(cè)氣溶膠的有效手段。目前,衛(wèi)星遙感技術(shù)主要通過反演氣溶膠的光學(xué)參數(shù)來對(duì)氣溶膠進(jìn)行定量化描述,其中,氣溶膠光學(xué)厚度這一參數(shù)已在大多數(shù)衛(wèi)星平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了反演,但僅憑這一參數(shù)已不能滿足目前大氣環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用需求。以POLDER傳感器為代表的多角度標(biāo)量和偏振觀測(cè)能夠獲取更多的氣溶膠信息,是未來氣溶膠衛(wèi)星遙感的發(fā)展方向。本研究瞄準(zhǔn)氣溶膠衛(wèi)星遙感這一熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容,以POLDER多角度標(biāo)量和偏振數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),開展了氣溶膠光學(xué)參數(shù)的反演研究。本研究提出了新的氣溶膠光學(xué)參數(shù)反演框架,通過多角度標(biāo)量觀測(cè)獲得氣溶膠總光學(xué)厚度,通過多角度偏振觀測(cè)獲得氣溶膠細(xì)粒子光學(xué)厚度,最終二者的比值為氣溶膠細(xì)粒子比。本研究引入了經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具,解決了POLDER多角度標(biāo)量觀測(cè)反演氣溶膠總光學(xué)厚度時(shí)地表反射估算的難題,且該方法具有不受地表類型限制的特點(diǎn)。另外,本研究提出了新的氣溶膠細(xì)粒子光學(xué)厚度反演評(píng)價(jià)函數(shù)方案,有效提高了氣溶膠細(xì)粒子光學(xué)厚度的反演精度。本研究選取了AERONET地基觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果顯示本研究得到的三個(gè)氣溶膠光學(xué)參數(shù)與地基觀測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的一致性。三個(gè)反演參數(shù)與地基觀測(cè)結(jié)果的總體相關(guān)系數(shù)分別為0.898,0.921,0.759;平均絕對(duì)誤差分別為0.111,0.083,0.140;均方根誤差分別為0.151,0.115,0.171;落入期望誤差范圍內(nèi)的結(jié)果占比分別為74.83%,70.19%,71.88%。在冬季亮地表?xiàng)l件下,氣溶膠總光學(xué)厚度反演結(jié)果與地基觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.901,平均絕對(duì)誤差為0.104,均方根誤差為0.138,落入期望誤差范圍內(nèi)的結(jié)果占比為71.96%。在高氣溶膠負(fù)載時(shí),本研究得到的氣溶膠細(xì)粒子光學(xué)厚度反演結(jié)果和LOA(Laboratoire d'Optique Atmospherique)官方產(chǎn)品相比,與地基觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)從0.499提升到了0.881,平均絕對(duì)誤差從0.119降低到了0.044,均方根誤差從0.142降低到了0.056,落入期望誤差內(nèi)結(jié)果占比從32.43%提高到了91.89%。通過與MODIS現(xiàn)有氣溶膠細(xì)粒子比產(chǎn)品的比較表明,本研究的結(jié)果與地基觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)從0.595提高到了0.859,平均絕對(duì)誤差從0.363降低到了0.106,均方根誤差從0.432降低到了0.137,落入期望誤差內(nèi)結(jié)果占比從22.08%提高到了81.81%�；诒狙芯刻岢龅臍馊苣z光學(xué)參數(shù)反演框架,本研究基于IDL語言開發(fā)了用于POLDER數(shù)據(jù)的氣溶膠光學(xué)參數(shù)反演系統(tǒng),并用該系統(tǒng)獲得了中國區(qū)域的氣溶膠光學(xué)參數(shù)時(shí)空分布特征。本研究得到的中國區(qū)域氣溶膠光學(xué)參數(shù)時(shí)空分布特征結(jié)果表明,中國的華北平原、長(zhǎng)三角、珠三角、川渝經(jīng)濟(jì)區(qū)、北疆、南疆、內(nèi)蒙古部分地區(qū)均是氣溶膠總光學(xué)厚度的高值區(qū)域;華北平原、長(zhǎng)三角、珠三角、川渝經(jīng)濟(jì)區(qū)是氣溶膠細(xì)粒子光學(xué)厚度和細(xì)粒子比的高值區(qū)域。通過進(jìn)一步分析中國典型區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)序氣溶膠光學(xué)參數(shù)結(jié)果表明,華北平原、長(zhǎng)三角、珠三角、川渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的氣溶膠細(xì)粒子比從2009-2013年呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì),且在冬季達(dá)到最高。
【圖文】：

23圖 2.1 6SV 輸出的大氣輻射參數(shù)示例Figure 2.1 The output example of the 6SV calculated atmospheric parameters2.1.3 氣溶膠模型參數(shù)氣溶膠模型實(shí)際上是對(duì)氣溶膠粒子譜分布的描述，一個(gè)地區(qū)的氣溶膠粒子譜分布參數(shù)一般可以通過長(zhǎng)期的地基觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到，并用特定的數(shù)學(xué)模型參數(shù)來描述。由于氣溶膠模型直接決定了米散射的計(jì)算結(jié)果，即決定了大氣輻射參數(shù)的計(jì)算結(jié)果，，最終也決定了氣溶膠反演查找表對(duì)于特定區(qū)域的適用性。因此，氣溶膠模型直接影響了區(qū)域氣溶膠光學(xué)參數(shù)的反演精度，選擇恰當(dāng)?shù)臍馊苣z模型參數(shù)尤為重要。

圖 2.3 POLDER 圖像掃描示意圖（源自 http://cnes.fr/）Figure 2.3 The schematic diagram of POLDER observation最新的 POLDER-3 傳感器具體參數(shù)設(shè)置如表 2.8 所示，其具體通道上的光譜響應(yīng)函數(shù)可以在 http://www.icare.univ-lille1.fr/parasol/mission 網(wǎng)頁上末尾處得到。對(duì)于短波段（<565nm），POLDER 最初的絕對(duì)定標(biāo)期望精度為 2%，長(zhǎng)波段為 3%(Deschamps 等, 1994)。CNES 官方會(huì)不定期對(duì) POLDER 的定標(biāo)系數(shù)進(jìn)行更新，最近一次更新是 POLDER 結(jié)束探測(cè)任務(wù)后的 2014 年，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)版本號(hào)為 3.02。表 2.8 POLDER-3 傳感器參數(shù) (Bréon, 2006)Table 2.8 The Sensor parameter of POLDER-3POLDER-3通道中心波長(zhǎng) (nm) 帶寬 (nm) 是否偏振 空間分辨率 (km)最大掃描角度數(shù)443 443.9 13.5 No
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X513;X87

【參考文獻(xiàn)】

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1 段海霞;李耀輝;;2013年春季沙塵天氣特征及其成因[J];干旱氣象;2014年03期

2 李小英;陳良富;蘇林;張瑩;陶金花;;亞毫米波臨邊探測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀[J];遙感學(xué)報(bào);2013年06期

3 郭丁;王中挺;;應(yīng)用暗目標(biāo)法從PARASOL標(biāo)量數(shù)據(jù)反演陸地氣溶膠[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

4 張瑩;李正強(qiáng);;利用細(xì)模態(tài)氣溶膠光學(xué)厚度估計(jì)PM_(2.5)[J];遙感學(xué)報(bào);2013年04期

5 薛慶生;王淑榮;李福田;林冠宇;汪龍祺;;用于大氣遙感探測(cè)的臨邊成像光譜儀[J];光學(xué)精密工程;2010年04期

6 王中挺;陳良富;鞏慧;高海亮;;CBERS02B衛(wèi)星CCD傳感器數(shù)據(jù)反演陸地氣溶膠[J];遙感學(xué)報(bào);2009年06期

7 孫林;柳欽火;陳良富;劉強(qiáng);;環(huán)境與減災(zāi)小衛(wèi)星高光譜成像儀陸地氣溶膠光學(xué)厚度反演[J];遙感學(xué)報(bào);2006年05期

8 韓永翔,宋連春,奚曉霞,葉燕華;中國沙塵暴月際時(shí)空特征及沙塵的遠(yuǎn)程傳輸[J];中國環(huán)境科學(xué);2005年S1期

本文編號(hào)：2705191