基于GOSAT卫星的大气CO 2 和CH 4 遥感反演研究
发布时间：2021-07-17 19:36
由于温室效应的日益加剧,人们对全球碳循环和气候变化的研究显得十分迫切。全球碳循环研究以及全球气候变化研究都对温室气体CO2和CH4的精度提出了很高的要求。卫星遥感监测温室气体的方法,可以提供全球大区域范围长时间序列的不间断的观测数据,已经成为了监测全球温室气体变化的主要观测模式。随着遥感科学技术的发展,观测温室气体的传感器的空间分辨率和光谱分辨率都在提高,与之相应的对温室气体的反演方法的精度的要求也在提高。因此,温室气体的高精度反演方法研究是目前一个热点问题。本文对大气CO2和CH4遥感反演中的大气辐射传输模拟与反演方法进行研究。为了了解其他参数对CO2和CH4反演的影响程度,必须对这些参数先进行敏感性分析。通过SCIATRAN正演模型,在固定其他参数不变的情况下,改变特定参数的值,分析特定参数对模拟的辐亮度值的影响。CO2和CH4反演的主要误差来自地表反照率、气溶胶和水汽廓线,因此重点对这三个参数的敏感性进行分...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球CO2从1950年代后期到2013年的增长和增长速率
甲烷（CH4）是仅次于 CO2的主要温室气体，其全球增温潜能是 CO1750 年全球平均 CH4浓度为 722±25ppb[4]，而在 2011 年全球平均 1803±2ppb，人类在工业化时代的活动同样对大气中 CH4浓度的增的影响。从 1978 年开始，通过大气直接测量仪器计算得到 CH4的年势（图 1.2）。图 1.2（a）绿色、红色和蓝色线分别代表 UCI（每年四个GE（月平均）和 NOAA/ESL/GMD（准两周）测量的全球平均 CH4由全球去除季节变化后的数据对时间求导得到。从图 1.22（b）中可以看出，1978 年到 1998 年，CH4呈现下降趋势，106 年呈现稳定趋势，2007 年到 2013 年为上升趋势[5]。AP5 指出，到CO2以及 CH4等温室气体可能使全球温度增加 1.4~5.8℃。因此，研O2和 CH4的浓度时空分布特征及相应的反演方法，有助于全面系统环境状况和全球气候变化。
图 1.3 1980 年到 2001 年地球表面温度的变化温室效应也会导致全球平均降水量的增加，暴雨和干旱等极端降水事件会增多，不同的地区将发生更频繁的干旱和洪涝。目前，全球变化研究一直是热门研究领域，主要集中在人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境问题的研究以及人类应该如何应对和减缓全球环境变化的研究这两个大方向。全球气候环境变化也成为了全球变化研究的核心问题和重要内容。1950 年代后期，来自 SIO (Scripps institution of Oceanography)的 C. D. Keeling在莫纳罗亚山、夏威夷和南极开始了精确的大气 CO2的长期系统测量[6,7]。现在在美国阿拉斯加州的巴罗、夏威夷州的莫纳罗亚山、萨摩亚群岛和南极洲上有四座天文台来检测大气中 CO2的长期变化趋势，通过全球气体的采样网络来提供大气 CO2的空间变化，包括高塔、地面站和测量船等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国首颗碳卫星的作用与意义[J]. 孟丽,岳敏. 生态经济. 2017(03)
[2]风云三号卫星红外高光谱探测技术及潜在应用[J]. 漆成莉,顾明剑,胡秀清,吴春强. 气象科技进展. 2016(01)
[3]短波红外CO2反演辐射传输模式综述[J]. 陈曦,刘毅,蔡兆男. 遥感技术与应用. 2015(05)
[4]星载近红外高光谱CO2遥感进展[J]. 毕研盟,王倩,杨忠东,谷松岩,吴荣华,刘成保. 中国光学. 2015(05)
[5]大气CO2浓度卫星遥感进展[J]. 陈良富,张莹,邹铭敏,徐谦,李令军,李小英,陶金花. 遥感学报. 2015(01)
[6]基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析[J]. 李镜尧,施润和,殷瑞娟. 地球信息科学学报. 2014(03)
[7]Effects of spectral sampling rate and range of CO2 absorption bands on XCO2 retrieval from TanSat hyperspectral spectrometer[J]. Yi Liu,Zhaonan Cai,Dongxu Yang,Yuquan Zheng,Minzheng Duan,Daren L. Chinese Science Bulletin. 2014(14)
[8]大气CO2反演的地表反射率影响分析与比值反演方法[J]. 叶函函,王先华,吴军,方勇华,麻金继,江新华,韦秋叶. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[9]中国碳卫星大气CO2反演方法:GOSAT数据初步应用[J]. 刘毅,杨东旭,蔡兆男. 科学通报. 2013(11)
[10]GOSAT卫星温室气体浓度反演误差的分析与评价[J]. 茹菲,雷莉萍,侯姗姗,曾招城,关贤华. 遥感信息. 2013(01)
博士论文
[1]H2O、CO2高温气体吸收带红外辐射与传输研究[D]. 蔡熠.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]大气辐射传输软件MODTRAN5的性能分析[D]. 马力.中国科学技术大学 2016
本文编号：3288803
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球CO2从1950年代后期到2013年的增长和增长速率
甲烷（CH4）是仅次于 CO2的主要温室气体，其全球增温潜能是 CO1750 年全球平均 CH4浓度为 722±25ppb[4]，而在 2011 年全球平均 1803±2ppb，人类在工业化时代的活动同样对大气中 CH4浓度的增的影响。从 1978 年开始，通过大气直接测量仪器计算得到 CH4的年势（图 1.2）。图 1.2（a）绿色、红色和蓝色线分别代表 UCI（每年四个GE（月平均）和 NOAA/ESL/GMD（准两周）测量的全球平均 CH4由全球去除季节变化后的数据对时间求导得到。从图 1.22（b）中可以看出，1978 年到 1998 年，CH4呈现下降趋势，106 年呈现稳定趋势，2007 年到 2013 年为上升趋势[5]。AP5 指出，到CO2以及 CH4等温室气体可能使全球温度增加 1.4~5.8℃。因此，研O2和 CH4的浓度时空分布特征及相应的反演方法，有助于全面系统环境状况和全球气候变化。
图 1.3 1980 年到 2001 年地球表面温度的变化温室效应也会导致全球平均降水量的增加，暴雨和干旱等极端降水事件会增多，不同的地区将发生更频繁的干旱和洪涝。目前，全球变化研究一直是热门研究领域，主要集中在人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境问题的研究以及人类应该如何应对和减缓全球环境变化的研究这两个大方向。全球气候环境变化也成为了全球变化研究的核心问题和重要内容。1950 年代后期，来自 SIO (Scripps institution of Oceanography)的 C. D. Keeling在莫纳罗亚山、夏威夷和南极开始了精确的大气 CO2的长期系统测量[6,7]。现在在美国阿拉斯加州的巴罗、夏威夷州的莫纳罗亚山、萨摩亚群岛和南极洲上有四座天文台来检测大气中 CO2的长期变化趋势，通过全球气体的采样网络来提供大气 CO2的空间变化，包括高塔、地面站和测量船等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国首颗碳卫星的作用与意义[J]. 孟丽,岳敏. 生态经济. 2017(03)
[2]风云三号卫星红外高光谱探测技术及潜在应用[J]. 漆成莉,顾明剑,胡秀清,吴春强. 气象科技进展. 2016(01)
[3]短波红外CO2反演辐射传输模式综述[J]. 陈曦,刘毅,蔡兆男. 遥感技术与应用. 2015(05)
[4]星载近红外高光谱CO2遥感进展[J]. 毕研盟,王倩,杨忠东,谷松岩,吴荣华,刘成保. 中国光学. 2015(05)
[5]大气CO2浓度卫星遥感进展[J]. 陈良富,张莹,邹铭敏,徐谦,李令军,李小英,陶金花. 遥感学报. 2015(01)
[6]基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析[J]. 李镜尧,施润和,殷瑞娟. 地球信息科学学报. 2014(03)
[7]Effects of spectral sampling rate and range of CO2 absorption bands on XCO2 retrieval from TanSat hyperspectral spectrometer[J]. Yi Liu,Zhaonan Cai,Dongxu Yang,Yuquan Zheng,Minzheng Duan,Daren L. Chinese Science Bulletin. 2014(14)
[8]大气CO2反演的地表反射率影响分析与比值反演方法[J]. 叶函函,王先华,吴军,方勇华,麻金继,江新华,韦秋叶. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[9]中国碳卫星大气CO2反演方法:GOSAT数据初步应用[J]. 刘毅,杨东旭,蔡兆男. 科学通报. 2013(11)
[10]GOSAT卫星温室气体浓度反演误差的分析与评价[J]. 茹菲,雷莉萍,侯姗姗,曾招城,关贤华. 遥感信息. 2013(01)
博士论文
[1]H2O、CO2高温气体吸收带红外辐射与传输研究[D]. 蔡熠.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]大气辐射传输软件MODTRAN5的性能分析[D]. 马力.中国科学技术大学 2016
本文编号：3288803
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