高分五号AIUS气温反演通道的选择
发布时间：2021-08-02 02:08
高分五号卫星搭载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪AIUS （Atmospheric Infrared Ultraspectral Sounder）是中国研发的第一个红外波段具有甚高光谱分辨率的掩星探测仪,为大气分布状态的研究提供了强有力的数据支持。气温是表征大气热力状态的重要参数,其分布状态直接影响地—气系统长波辐射和太阳短波辐射的相互作用,进而对全球辐射能量的收支平衡产生影响。采用高光谱数据直接进行气温反演的数据量较大、存储不便,并且不同波谱信息之间存在相关性,因此需要进行通道选择。考虑到实际气温反演精度受干扰成分的影响较大,致使反演精度较低,本文基于信息熵的通道选择算法与目标成分及干扰成分的敏感性分析相结合开展试验完成AIUS掩星观测数据的通道选择,为后期AIUS的温度反演奠定基础。首先,基于RFM （Reference Forward Model）正向辐射传输模型进行目标成分及干扰成分的敏感性分析,探究通道选择的可行性及进行初步的通道选择;然后,基于信息熵的理论进行通道选取,并对结果进行分析讨论;最后,依据通道选取结果,结合最优化算法进行温度反演效果验证。研究表明,掩星观测对气...
【文章来源】：遥感学报. 2020,24(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
主要痕量气体吸收谱线
图3为1900—2100 cm-1范围内，温度及其干扰气体成分的敏感性分析图。由图3可得，随温度的增加，掩星透过率也相应增加，1900—1950 cm-1及2020—2100 cm-1范围内透过率变化较大，敏感性较高，且高于750—950 cm-1波数范围内敏感性。对于CO而言，当波数小于2050 cm-1时，透过率变化量趋向于0，影响较小可忽略不计，因此，在该区间范围内抗干扰能力较好。O3的敏感性与CO类似，但谱线较CO更加连续，引起的透过率的变化量也高于CO。H2O浓度的变化引起的透过率的变化与CO和O3相反，其透过率随浓度的增加而增加，对透过率的影响相对较小。因此该波段范围内，气温的反演受O3的干扰能力最强，CO次之，H2O的干扰能力较小，选取1900—1950 cm-1用于气温反演较为适宜。
图4为1900—2100 cm-1范围内，温度及其干扰气体成分的敏感性分析图。2200—2250 cm-1及2400—2450 cm-1气温敏感性较高，可达2×10-2，但在该波数范围内受N2O的影响也相对较大。与N2O相比，CO在该范围的对气温反演的干扰性较小，引起的透过率变化量均小于1×10-2，在2250 cm-1之后处在较稳定水平，整体上对气温反演的影响较小。综上分析得，该波数范围内气温敏感性高于750—950 cm-1及1900—2100 cm-1，但受N2O的干扰较大，通道选择应尽量避开N2O的强吸收波段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹临边探测O3与HCl敏感性分析[J]. 王红梅,李小英,陈良富,王雅鹏,张莹,邹铭敏,余超,朱松岩. 遥感学报. 2017(05)
[2]高空飞行器尾焰亚毫米波临边探测模拟与分析[J]. 李小英,陈良富,国爱燕,苏林,贾松林,陶金花,张莹. 遥感学报. 2015(01)
[3]亚毫米波临边探测发展现状[J]. 李小英,陈良富,苏林,张莹,陶金花. 遥感学报. 2013(06)
[4]基于主成分累计影响系数法的高光谱大气红外探测器的通道选择试验[J]. 张建伟,王根,张华,黄静,陈靖,吴玲玲. 大气科学学报. 2011(01)
[5]AIRS资料反演大气温度廓线的通道选择研究[J]. 张水平. 气象科学. 2009(04)
[6]高光谱分辨率遥感资料通道最优选择方法及试验[J]. 杜华栋,黄思训,石汉青. 物理学报. 2008(12)
[7]AIRS晴空大气温度廓线反演试验[J]. 刘辉,董超华,张文建,张鹏. 气象学报. 2008(04)
博士论文
[1]FY-3C卫星微波湿温探测仪反演大气温湿廓线研究[D]. 贺秋瑞.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2017
[2]高光谱分辨率红外遥感大气温湿度廓线反演方法研究[D]. 蒋德明.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]基于风云四号高光谱红外模拟资料反演大气温湿廓线试验研究[D]. 周爱明.南京信息工程大学 2017
[2]大气红外甚高分辨率掩星探测仪温压及臭氧廓线反演算法研究[D]. 王雅鹏.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
[3]卫星资料反演大气温湿度廓线的新方法研究[D]. 张堃.中国气象科学研究院 2016
[4]地基多通道微波辐射计反演大气温湿廓线的研究[D]. 周玉驰.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2010
[5]NOAA卫星ATOVS资料反演大气温、湿廓线及其在中尺度气象模式中的同化试验[D]. 徐萍.中国海洋大学 2005
本文编号：3316672
【文章来源】：遥感学报. 2020,24(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
主要痕量气体吸收谱线
图3为1900—2100 cm-1范围内，温度及其干扰气体成分的敏感性分析图。由图3可得，随温度的增加，掩星透过率也相应增加，1900—1950 cm-1及2020—2100 cm-1范围内透过率变化较大，敏感性较高，且高于750—950 cm-1波数范围内敏感性。对于CO而言，当波数小于2050 cm-1时，透过率变化量趋向于0，影响较小可忽略不计，因此，在该区间范围内抗干扰能力较好。O3的敏感性与CO类似，但谱线较CO更加连续，引起的透过率的变化量也高于CO。H2O浓度的变化引起的透过率的变化与CO和O3相反，其透过率随浓度的增加而增加，对透过率的影响相对较小。因此该波段范围内，气温的反演受O3的干扰能力最强，CO次之，H2O的干扰能力较小，选取1900—1950 cm-1用于气温反演较为适宜。
图4为1900—2100 cm-1范围内，温度及其干扰气体成分的敏感性分析图。2200—2250 cm-1及2400—2450 cm-1气温敏感性较高，可达2×10-2，但在该波数范围内受N2O的影响也相对较大。与N2O相比，CO在该范围的对气温反演的干扰性较小，引起的透过率变化量均小于1×10-2，在2250 cm-1之后处在较稳定水平，整体上对气温反演的影响较小。综上分析得，该波数范围内气温敏感性高于750—950 cm-1及1900—2100 cm-1，但受N2O的干扰较大，通道选择应尽量避开N2O的强吸收波段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹临边探测O3与HCl敏感性分析[J]. 王红梅,李小英,陈良富,王雅鹏,张莹,邹铭敏,余超,朱松岩. 遥感学报. 2017(05)
[2]高空飞行器尾焰亚毫米波临边探测模拟与分析[J]. 李小英,陈良富,国爱燕,苏林,贾松林,陶金花,张莹. 遥感学报. 2015(01)
[3]亚毫米波临边探测发展现状[J]. 李小英,陈良富,苏林,张莹,陶金花. 遥感学报. 2013(06)
[4]基于主成分累计影响系数法的高光谱大气红外探测器的通道选择试验[J]. 张建伟,王根,张华,黄静,陈靖,吴玲玲. 大气科学学报. 2011(01)
[5]AIRS资料反演大气温度廓线的通道选择研究[J]. 张水平. 气象科学. 2009(04)
[6]高光谱分辨率遥感资料通道最优选择方法及试验[J]. 杜华栋,黄思训,石汉青. 物理学报. 2008(12)
[7]AIRS晴空大气温度廓线反演试验[J]. 刘辉,董超华,张文建,张鹏. 气象学报. 2008(04)
博士论文
[1]FY-3C卫星微波湿温探测仪反演大气温湿廓线研究[D]. 贺秋瑞.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2017
[2]高光谱分辨率红外遥感大气温湿度廓线反演方法研究[D]. 蒋德明.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]基于风云四号高光谱红外模拟资料反演大气温湿廓线试验研究[D]. 周爱明.南京信息工程大学 2017
[2]大气红外甚高分辨率掩星探测仪温压及臭氧廓线反演算法研究[D]. 王雅鹏.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
[3]卫星资料反演大气温湿度廓线的新方法研究[D]. 张堃.中国气象科学研究院 2016
[4]地基多通道微波辐射计反演大气温湿廓线的研究[D]. 周玉驰.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2010
[5]NOAA卫星ATOVS资料反演大气温、湿廓线及其在中尺度气象模式中的同化试验[D]. 徐萍.中国海洋大学 2005
本文编号：3316672
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