基于太阳光度计和MODIS数据的气溶胶光学厚度反演方法研究

摘要

气溶胶对人类生活和全球气候变化有着重要影响。气溶胶光学厚度(AOT)作为其最重要的参数之一,是表征大气浑浊度的重要物理量,也是确定气溶胶气候效应的一个关键因子,所以对气溶胶光学厚度的反演就显得尤为重要。依据大气辐射传输方程,利用遥感数据进行气溶胶光学厚度反演时,地面反射率的确定对提高气溶胶光学厚度反演精度具有重要意义。在反演气溶胶光学厚度的暗像元法中,对MODIS数据而言,红、蓝通道地面反射率主要是通过其与2.1μm通道表观反射率之间一般存在0.5、0.25的比例关系确定的,但这种比例关系能否适用任何时间和任何地点值得探讨。
　　 本文以南京仙林地区为例,利用2007-2009年MODIS数据,依据暗像元法和6S大气辐射传输模型,进行了气溶胶光学厚度的反演。为了提高气溶胶光学厚度反演的精度,本文依据光度计反演的气溶胶光学厚度和6S模型得到的红、蓝通道地面反射率与2.1μm通道表观反射率进行相除,获得了按季节划分的新的比例系数,其中红通道地面反射率与2.1μm通道表观反射率的比例系数春季为0.708,夏季为0.729,秋季为0.492,冬季为0.397;蓝通道地面反射率与2.1μm通道表观反射率比例系数春季为0.203,夏季为0.282,秋季为0.177,冬季为0.113。应用新的比例系数,发现气溶胶光学厚度反演的精度有了较大提高,绝对误差春季由0.1407减小到0.0691、夏季由0.1867减小到0.0813、秋季由0.1025减小到0.0702、冬季由0.1668减小到0.1000、全年由0.1438减小到0.0787;相对误差春季由28.83％减小到12.01％、夏季由39.19％减小到16.71％、秋季由22.58％减小到16.54％、冬季由34.9％减小到22.40％、全年由30.29％减小到16.60％。

目录

文摘

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论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 选题意义

1.2 国内外研究现状及趋势

1.2.1 国外研究现状及趋势

1.2.2 国内研究现状及趋势

1.3 研究目标、内容、技术路线

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

第二章 数据获取与处理

2.1 观测区域概况

2.2 CE-318数据的获取与处理

2.2.1 仪器介绍

2.2.2 光度计反演气溶胶光学厚度的原理与方法

2.2.3 各种参数的确定

2.2.4 0.55 μm气溶胶光学厚度的获取

2.3 MODIS数据的获取与处理

2.3.1 数据特征及在气溶胶监测中的应用

2.3.2 数据预处理

2.3.3 与反演相关的数据读取

第三章 基于MODIS数据的气溶胶光学厚度反演

第三章 基于MODIS数据的气溶胶光学厚度反演

3.1 气溶胶光学厚度反演原理与方法

3.1.1 气溶胶光学厚度反演原理

3.1.2 气溶胶光学厚度反演方法介绍

3.2 基于6S模型的气溶胶反演模拟分析

3.2.1 6S模型

3.2.2 敏感性实验

3.2.3 影响气溶胶光学厚度反演的因素分析

3.3 气溶胶光学厚度反演的步骤

3.3.1 查找表构建

3.3.2 红、蓝通道地面反射率的确定

3.3.3 气溶胶光学厚度的查询

3.4 红、蓝通道地面反射率与2.1μm通道表观反射率比例系数的确定

3.4.1 传统的比例系数

3.4.2 新的比例系数

3.4.3 剔除异常值后的新比例系数

3.4.4 比例系数变化的原因分析

第四章 气溶胶光学厚度反演结果分析

4.1 利用传统比例系数所得气溶胶光学厚度

4.2 利用新的比例系数所得气溶胶光学厚度

4.3 利用剔除异常值后的新比例系数所得气溶胶光学厚度

4.4 利用不同比例系数所得气溶胶光学厚度的误差比较

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢