基于GOSAT數(shù)據(jù)反演CO2濃度敏感性因子分析.pdf

1、大氣CO2濃度精確的測量有利于人類對溫室效應(yīng)與碳檢測的研究。如果衛(wèi)星遙感反演大氣CO2精度要求達到1％,則可以通過全球連續(xù)高精度觀測彌補地面觀測的不足。然而,在實際反演中,反演精度不僅受到卷云和氣溶膠的影響,還受到其它諸多因素(地表溫度,地表壓力,地表反射率,大氣濕度等)的影響。本文主要針對高光譜分辨率條件下CO2濃度反演精度問題做了詳細的研究。首先,從大氣輻射傳輸原理出發(fā),說明了太陽輻射在大氣中輻射傳輸?shù)竭_衛(wèi)星傳感器的一般過程,為衛(wèi)星

2、反演CO2濃度敏感性因子的分析和CO2濃度的真實反演提供一個理論依據(jù);然后利用逐線積分輻射傳輸模型LBLRTM模擬太陽光譜,運用最優(yōu)非線性CO2反演算法,在無云無氣溶膠條件下,模擬計算主要因子(地表溫度,地表壓力,地表反射率,大氣濕度)對CO2反演結(jié)果的影響,以及利用libRadtran仿真氣溶膠光學性質(zhì)對近紅外波段co2反演的影響;最后,運用基于PPDF模型CO2濃度反演方法對2012年中國區(qū)域不同下墊面情況大氣CO2濃度做了反演,并

3、與相應(yīng)的GOSAT產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行了對比分析,證明了本方法的可靠性。為發(fā)展高精度的CO2反演方法做出貢獻。主要結(jié)論如下:
　　1.根據(jù)大氣輻射傳輸原理,在無云無氣溶膠條件下,從衛(wèi)星反演CO2濃度方法的角度分別就其主要因子(地表溫度,地表壓力,地表反射率,大氣濕度)對反演結(jié)果的影響做了定量化研究,結(jié)果表明:大氣濕度對反演結(jié)果的影響很小,基本可忽略不計,其它因子對反演結(jié)果都有不同程度的影響,多個因子共同作用對CO2反演結(jié)果的影響情況比較復(fù)

4、雜:除了大氣濕度比較獨立外,其它因子在實際的反演中是相互影響的,對CO2反演結(jié)果的影響是非線性的,帶有不確定性。
　　2.利用 libRadtran軟件庫計算大氣頂處的出射光譜,研究了氣溶膠的光學厚度和單次散射反照率對1.58微米波段CO2含量反演所帶來的誤差影響。結(jié)果表明:氣溶膠的覆蓋會對CO2含量反演帶來不容忽視的誤差(高達35ppm,約7%),這提示我們必須將氣溶膠的影響考慮到反演算法中才能夠獲得高精度的CO2濃度值。同一個

5、氣溶膠模式下,氣溶膠光學厚度的變化在CO2反演中所帶來的誤差是局部線性變化的,而單次散射反照率的變化所導(dǎo)致的誤差則表現(xiàn)出較為明顯的非線性。
　　3.運用PPDF模型反演CO2濃度的原理,基于GOSAT傳感器對2012年中國區(qū)域的不同下墊面情況(分別是城市區(qū)域,森林區(qū)域,沙漠區(qū)域)做了實際的CO2濃度反演,通過不同下墊面情況CO2反演值的對比,進一步驗證了地表反射率,地表溫度,地表壓力以及氣溶膠在實際的反演中給反演結(jié)果帶來的誤差影響