局地大气辐射传输模拟研究
发布时间：2021-07-12 18:40
大气是一个非常复杂的系统,在不同的地区、环境、时间和其他条件下,其变化很大。大气辐射传输是大气基本物理过程之一,在地基定标、遥感反演及验证中都是很关键的过程。在热红外波段,大气辐射传输受到大气温湿气等廓线的影响,精准进行大气辐射传输模拟对热红外波段数据的校正至关重要,而这种模拟依赖于高精度的大气廓线和大气辐射传输模型的获取和使用。传统大气辐射传输模型的标准大气模式只能刻画大尺度区域大气特性,难以精确表征局地大气动态变化。因而如何获取、评价大气廓线及构建更符合实际大气状况的局地大气模式是亟待解决的问题。本文以UWYO（the University of Wyoming）地基探空大气廓线为参考数据,全面评估了不同来源的7种大气廓线精度,分别为:MYD07大气廓线（the MODerate-resolution Imaging Spectroradiomete atmospheric profile product）、AIRS大气廓线（the Atmospheric Infrared Sounder atmospheric profile product）、ECMWF大气廓线（the Eur...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区分布及观测设备示意图
第二章数据介绍及预处理13图2.2在再分析大气廓线时空插值示意图（改编自Barsi等[36]）：（x，y），（x，y+1），（x+1，y+1），（x+1，y）是站点周围四个格网点的坐标，五角星形或红色圆圈表示站点的坐标，t0表示卫星过境时间，t1和t2表示卫星过境时间之前和之后再分析大气廓线的规定的UTC时间。Fig.2.2Schematicdiagramoftheinterpolationofthereanalysisprofilesinspaceandtime(adaptedfromBarsietal.,[36]):(x,y),(x,y+1),(x+1,y+1),and(x+1,y)arethecoordinatesofthefourgridcornerssurroundingasite,apentagramorcircleinredrepresentsthecoordinateofasite,t0isthesatelliteoverpassingtime,andt1andt2aretheprescribedUTCtimeofthereanalysisprofilesbeforeandaftersatelliteoverpassingtime2.2.2大气模式构建在进行局地大气模式构建时，本文主要使用UWYO大气廓线数据。所构建的大气模式共包括4个大气参数：自定义高程值（km）、不同高度层的气压（hPa）、不同高度层的空气温度（K）和不同高度层的水汽质量混合比（g/kg）。参考《1976，美国标准大气》[61]中的大气参数构建方法，结合本文实际研究数据和区域，在进行大气参数模拟时，本文采用的方法为：构建大气廓线中高程值与其对应的各大气参数之间的函数关系式，通过MATLAB曲线拟合工具箱拟合系数，最后根据拟合出的关系式结合自定义高程值模拟出各高度层的大气参数。首先，对高程进行自定义分层，本文将其设置为以下情况：以几何高度为垂直坐标，垂直间隔取地面20km内每1km分一层；20-50km每5km分一层；50km以上将参考MODTRAN内置的大气廓线进行补充[62]。如此分层的主要依据为：（1）参考MODTRAN内置大气模式：MODTRAN内置的6种大气模式的高程
第三章大气廓线精度评估17第三章大气廓线精度评估本章主要以UWYO大气廓线为参考数据，从大气廓线的垂直分布、大气参数、反演的地表温度及地表温度验证四个方面对不同的大气廓线进行精度评估。在进行站点选择时，为确保UWYO大气廓线能够代表卫星过境时刻的真实大气状况，本文将UWYO大气廓线与卫星反演大气廓线（即MYD07和AIRS）之间的时间差限制在1小时内，最终选择了位于欧洲的17个UWYO地基探空站点，经度范围从15oE到30oE。图3.1显示了这17个探空站点的地理位置分布。表3.1总结了有关这17个地基探空站点的详细信息。图3.117个地基探空站点的地理位置分布图Fig.3.1Geographicallocationof17radiosondestations
【参考文献】：
期刊论文
[1]陆地卫星光学载荷地基自动辐射定标与验证分析[J]. 庞博,马灵玲,刘耀开,王宁,赵永光,韩启金,孟凡荣,李传荣,唐伶俐,陈志明,王国珠. 遥感技术与应用. 2019(01)
[2]大气辐射传输模拟器（ARTS）软件的介绍[J]. 李书磊,刘磊,高太长. 大气与环境光学学报. 2016(04)
[3]基于ASTER GED产品的地表发射率估算[J]. 孟翔晨,历华,杜永明,曹彪,柳钦火,孙林,朱金山. 遥感学报. 2016(03)
[4]辐射特性测量大气传输修正研究:大气辐射传输模式和关键大气参数分析[J]. 魏合理,戴聪明. 红外与激光工程. 2014(03)
[5]基于平均探空廓线和地表实测数据构建大气参数廓线的方法研究[J]. 秦琦冰,魏合理. 大气与环境光学学报. 2013(03)
[6]近51年我国对流层顶高度的变化特征[J]. 刘慧,韦志刚,魏红,李振朝,王超. 高原气象. 2012(02)
[7]对流层顶研究回顾[J]. 杨双艳,周顺武. 气象科技. 2010(02)
[8]中国区域典型大气廓线样本库的一种选择方法[J]. 漆成莉,刘辉,马刚,张鹏,吴雪宝. 应用气象学报. 2010(01)
[9]遥感反演土壤湿度综述[J]. 姚坤,师庆东,逄淑女,孔伟斌. 楚雄师范学院学报. 2008(06)
[10]热红外遥感反演地表温度研究现状[J]. 朱怀松,刘晓锰,裴欢. 干旱气象. 2007(02)
博士论文
[1]平流层大气成分的时空变化特征及其影响因子[D]. 韩元元.兰州大学 2018
硕士论文
[1]NPP-VIIRS热红外数据地表温度反演方法研究[D]. 王晨光.山西大学 2018
[2]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
[3]典型天气大气辐射传输特性模型设计与实现[D]. 张敏.大连海事大学 2015
[4]大气中的辐射传输及应用[D]. 邱荣.电子科技大学 2006
[5]基于辐射传输模型的遥感影像大气纠正[D]. 沈强.武汉大学 2005
本文编号：3280447
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区分布及观测设备示意图
第二章数据介绍及预处理13图2.2在再分析大气廓线时空插值示意图（改编自Barsi等[36]）：（x，y），（x，y+1），（x+1，y+1），（x+1，y）是站点周围四个格网点的坐标，五角星形或红色圆圈表示站点的坐标，t0表示卫星过境时间，t1和t2表示卫星过境时间之前和之后再分析大气廓线的规定的UTC时间。Fig.2.2Schematicdiagramoftheinterpolationofthereanalysisprofilesinspaceandtime(adaptedfromBarsietal.,[36]):(x,y),(x,y+1),(x+1,y+1),and(x+1,y)arethecoordinatesofthefourgridcornerssurroundingasite,apentagramorcircleinredrepresentsthecoordinateofasite,t0isthesatelliteoverpassingtime,andt1andt2aretheprescribedUTCtimeofthereanalysisprofilesbeforeandaftersatelliteoverpassingtime2.2.2大气模式构建在进行局地大气模式构建时，本文主要使用UWYO大气廓线数据。所构建的大气模式共包括4个大气参数：自定义高程值（km）、不同高度层的气压（hPa）、不同高度层的空气温度（K）和不同高度层的水汽质量混合比（g/kg）。参考《1976，美国标准大气》[61]中的大气参数构建方法，结合本文实际研究数据和区域，在进行大气参数模拟时，本文采用的方法为：构建大气廓线中高程值与其对应的各大气参数之间的函数关系式，通过MATLAB曲线拟合工具箱拟合系数，最后根据拟合出的关系式结合自定义高程值模拟出各高度层的大气参数。首先，对高程进行自定义分层，本文将其设置为以下情况：以几何高度为垂直坐标，垂直间隔取地面20km内每1km分一层；20-50km每5km分一层；50km以上将参考MODTRAN内置的大气廓线进行补充[62]。如此分层的主要依据为：（1）参考MODTRAN内置大气模式：MODTRAN内置的6种大气模式的高程
第三章大气廓线精度评估17第三章大气廓线精度评估本章主要以UWYO大气廓线为参考数据，从大气廓线的垂直分布、大气参数、反演的地表温度及地表温度验证四个方面对不同的大气廓线进行精度评估。在进行站点选择时，为确保UWYO大气廓线能够代表卫星过境时刻的真实大气状况，本文将UWYO大气廓线与卫星反演大气廓线（即MYD07和AIRS）之间的时间差限制在1小时内，最终选择了位于欧洲的17个UWYO地基探空站点，经度范围从15oE到30oE。图3.1显示了这17个探空站点的地理位置分布。表3.1总结了有关这17个地基探空站点的详细信息。图3.117个地基探空站点的地理位置分布图Fig.3.1Geographicallocationof17radiosondestations
【参考文献】：
期刊论文
[1]陆地卫星光学载荷地基自动辐射定标与验证分析[J]. 庞博,马灵玲,刘耀开,王宁,赵永光,韩启金,孟凡荣,李传荣,唐伶俐,陈志明,王国珠. 遥感技术与应用. 2019(01)
[2]大气辐射传输模拟器（ARTS）软件的介绍[J]. 李书磊,刘磊,高太长. 大气与环境光学学报. 2016(04)
[3]基于ASTER GED产品的地表发射率估算[J]. 孟翔晨,历华,杜永明,曹彪,柳钦火,孙林,朱金山. 遥感学报. 2016(03)
[4]辐射特性测量大气传输修正研究:大气辐射传输模式和关键大气参数分析[J]. 魏合理,戴聪明. 红外与激光工程. 2014(03)
[5]基于平均探空廓线和地表实测数据构建大气参数廓线的方法研究[J]. 秦琦冰,魏合理. 大气与环境光学学报. 2013(03)
[6]近51年我国对流层顶高度的变化特征[J]. 刘慧,韦志刚,魏红,李振朝,王超. 高原气象. 2012(02)
[7]对流层顶研究回顾[J]. 杨双艳,周顺武. 气象科技. 2010(02)
[8]中国区域典型大气廓线样本库的一种选择方法[J]. 漆成莉,刘辉,马刚,张鹏,吴雪宝. 应用气象学报. 2010(01)
[9]遥感反演土壤湿度综述[J]. 姚坤,师庆东,逄淑女,孔伟斌. 楚雄师范学院学报. 2008(06)
[10]热红外遥感反演地表温度研究现状[J]. 朱怀松,刘晓锰,裴欢. 干旱气象. 2007(02)
博士论文
[1]平流层大气成分的时空变化特征及其影响因子[D]. 韩元元.兰州大学 2018
硕士论文
[1]NPP-VIIRS热红外数据地表温度反演方法研究[D]. 王晨光.山西大学 2018
[2]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
[3]典型天气大气辐射传输特性模型设计与实现[D]. 张敏.大连海事大学 2015
[4]大气中的辐射传输及应用[D]. 邱荣.电子科技大学 2006
[5]基于辐射传输模型的遥感影像大气纠正[D]. 沈强.武汉大学 2005
本文编号：3280447
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