地表长波辐射遥感反演方法研究

摘要

本文基于MODIS卫星数据和大气辐射传输模型MODTRAN4,针对Tang和Li(2008)的方法局限于2.5KM的海拔高度并且只对应Terra卫星数据进行研究等方面存在的问题,延伸了估算大气下行长波辐射的遥感算法,分别建立了对应Terra/MODIS和Aqua/MODIS数据并适合于全球各海拔高度地区和不同观测天顶角范围的两个系数查找表。同时,文章运用斯忒藩-玻耳兹曼定律,基于MODIS地表温度/比辐射率产品(MOD11_L2/MYD11_L2)估算了地表上行长波辐射。最终结合大气下行长波辐射和地表上行长波辐射,提出了任意海拔下地表长波净辐射的估算方法。
　　为验证延伸提高后的算法模型的精度,本文基于MODIS卫星数据,利用2个AAN站点(青藏高原地区的敦煌和安多站点)和3个WestDC站点(中国西北地区的黑河流域的花寨子、盈科和阿柔站点)数据进行了验证,并与Bisht等(2005)和Brusaert(1975)的相关方法估算的大气下行长波辐射和地表长波净辐射进行对比。结果显示,针对大气下行长波辐射值的估算,本文提出的扩展算法对于MODIS/Terra数据,平均均方根误差(RMSE)为25.9W/m2;对于MODIS/Aqua数据,平均RMSE为25.7W/m2,与其他两个估算方法比较起来是最小的。针对地表长波净辐射的估算,本文提出的扩展算法对于 MODIS/Terra数据,平均 RMSE为30.2W/m2;对于MODIS/Aqua数据,平均RMSE为27.2W/m2。这表明,本文提出的反演晴天下青藏高原地区或者高海拔地区的大气下行长波辐射和估算地表长波净辐射的方法是精确可行的。最后文章运用提出的算法,结合MODIS产品数据估算了晴天青藏高原整个地区的大气下行长波辐射和地表长波净辐射,并分析了数值分布结果。

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第一章 绪论

1.1研究背景和选题意义

1.2 国内外研究进展

1.3研究目标和内容

1.4研究的关键问题

1.5论文组织结构

第二章 相关物理概念及数据介绍

2.1 遥感物理名词概念

2.2 数据介绍

第三章 地表长波辐射反演估算

3.1 大气下行长波辐射反演相关原理

3.2 任意海拔下大气下行长波辐射反演

3.3 地表长波净辐射反演

第四章 反演实现与验证

4.1 大气下行长波辐射结果验证

4.2地表长波净辐射结果验证

4.3青藏高原地区长波辐射估量

第五章 结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录（一） MODIS通道分布和主要用途

附录（二） MODIS数据产品说明

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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