利用AIRS反演陆地区域气溶胶红外辐射特性的算法研究

发布时间：2021-03-21 18:01

　　气溶胶作为全球气候系统变化的主要不确定性因子之一,通过直接、间接和半直接效应影响地气系统辐射能量收支平衡,在调节全球与区域尺度气候平衡中扮演重要角色。在红外波段范围内,矿物型气溶胶、大气吸收气体和水汽等对于大气层顶的卫星观测辐射起着主要的影响作用。目前不同区域尺度的可见光波段气溶胶辐射特性研究已有较为全面的发展,相比之下红外波段的相关研究仍较为欠缺。与海洋区域上空的气溶胶辐射特性研究相比,陆地气溶胶红外遥感探测研究受诸多不确定因素的影响,因此建立适合陆地区域的气溶胶红外辐射特性探测与反演方法系统具有十分重要的意义。本论文基于星载高光谱分辨率红外传感器观测与快速辐射传输模式模拟,发展了一套陆地区域气溶胶红外辐射特性的研究算法,应用该算法对Aqua星载大气红外辐射探测仪（AIRS）在陆地观测区域内,不同类型气溶胶的空间分布探测与光学厚度反演进行研究,同时提出了AIRS观测资料质量控制的噪音剔除算法,以及矿物沙尘气溶胶与云检验方法。与其它星载传感器气溶胶产品的对比验证结果表明,本文发展的算法体系可直接应用于AIRS和红外大气探测干涉仪（IASI）的高光谱红外观测资料,同时也为相似星载传感器探... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 典型气溶胶辐射效应
    1.3 气溶胶长波辐射强迫
    1.4 气溶胶模式研究进展
    1.5 气溶胶卫星遥感研究进展
    1.6 论文的主要研究内容与结构
    1.7 论文的创新点
    参考文献
第二章 卫星红外探测辐射的气溶胶光谱效应
    2.1 研究概述
    2.2 RTTOV辐射传输模式
        2.2.1 模式特点与组成
        2.2.2 模式基本方程组
        2.2.3 模式版本9.1介绍
    2.3 气溶胶辐射效应的敏感性试验
        2.3.1 试验模拟输入参数
        2.3.2 试验星载仪器简介
        2.3.3 基本方法
    2.4 结果分析
        2.4.1 标准大气模型结果分析
        2.4.2 标准气溶胶模型结果分析
        2.4.3 IASI光谱分区结果分析
        2.4.4 红外大气窗区结果分析
    2.5 小结
    参考文献
第三章 利用AIRS探测沙尘气溶胶与云的空间分布
    3.1 研究概述
    3.2 星载AIRS仪器及产品
        3.2.1 仪器简介
        3.2.2 数据产品简介
    3.3 理想红外探测通道的选取
        3.3.1 选取标准
        3.3.2 选取结果
    3.4 个例研究
        3.4.1 基本方案
        3.4.2 沙尘与云检验
        3.4.3 沙尘与云标记
    3.5 小结
    参考文献
第四章 AIRS辐射产品质量控制
    4.1 研究概述
    4.2 主成分分析法基础的噪音剔除
        4.2.1 噪音过滤问题
        4.2.2 算法基本理论
        4.2.3 算法执行预处理
        4.2.4 算法执行步骤
    4.3 结果分析
        4.3.1 PCA方案1结果分析
        4.3.2 PCA方案2结果分析
        4.3.3 噪音等效温差分析
        4.3.4 PCA重建误差分析
    4.4 小结
    参考文献
第五章 利用AIRS反演陆地区域气溶胶光学厚度
    5.1 研究概述
    5.2 数据介绍
        5.2.1 AIRS观测辐射产品
        5.2.2 NCEP/GDAS数据
        5.2.3 MODIS气溶胶光学厚度产品
        5.2.4 CALIPSO云层与气溶胶产品
    5.3 反演方法
        5.3.1 预处理
        5.3.2 晴空辐射计算
        5.3.4 建立查算表
    5.4 个例研究
        5.4.1 观测数据的预处理
        5.4.2 云检验
        5.4.3 气溶胶含量等级设置
        5.4.4 反演影响因子
    5.5 反演结果分析与验证
        5.5.1 验证资料匹配
        5.5.2 单一气溶胶含量等级的反演AOD验证
        5.5.3 查算表气溶胶含量等级的反演AOD验证
    5.6 亚洲沙尘型气溶胶模型的AOD反演
        5.6.1 模型的建立
        5.6.2 反演方案设计
        5.6.3 反演结果分析
    5.7 OPAC沙漠型与亚洲沙尘型的反演结果对比分析
    5.8 小结
    参考文献
第六章 总结与讨论
    6.1 本文主要结果
    6.2 本文的创新性
    6.3 本文不足与展望
在学期间的科研工作
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星资料测量精度参数“NEDT”[J]. 邹晓蕾.  气象科技进展. 2011(03)
[2]用AMSU资料反演西北太平洋海域大气湿度廓线的研究[J]. 王曦,宋国琼,姚展予,李万彪.  北京大学学报(自然科学版). 2010(01)
[3]“珍珠”台风卫星红外通道亮温的数值模拟[J]. 丁伟钰,万齐林.  大气科学. 2008(03)
[4]利用静止气象卫星红外通道遥感监测中国沙尘暴[J]. 胡秀清,卢乃锰,张鹏.  应用气象学报. 2007(03)
[5]沙尘气溶胶光学厚度的全球分布及分析[J]. 马井会,张华,郑有飞,孙治安.  气候与环境研究. 2007(02)
[6]国际卫星红外大气探测器发展新特点[J]. 刘辉,董超华,张文建.  气象科技. 2006(05)
[7]利用RTTOV7快速辐射传输模式模拟风云二号红外和水汽成像通道辐射率的研究[J]. 马刚,邱崇践,黎光清,张凤英.  红外与毫米波学报. 2006(01)
[8]中国硫酸盐气溶胶及其辐射强迫的模拟[J]. 高丽洁,王体健,徐永福,闵锦忠.  高原气象. 2004(05)
[9]云参数对RTTOV5模式模拟误差的影响分析[J]. 马刚,方宗义,张凤英.  应用气象学报. 2001(04)



本文编号：3093306