MODIS遥感中国东部海区气溶胶光学厚度与现场测量数据的对比分析

论文摘要

一直以来,气溶胶的成分构成及其光学特性的不确定性都是影响我国东部海域水色遥感大气校正精度水平的主要因素,而卫星遥感气溶胶产品的有效性问题也受到国内外研究人员的广泛关注。一方面,MODIS标准海洋水色产品的大气校正效果在中国东部近海海域有待检验；另一方面,气溶胶光学厚度的卫星遥感产品在此海域的有效性也亟需验证。由于中国东部近海海上气溶胶的现场观测资料较少,所以在国内外这两项工作的开展并不多。MODIS标准水色产品(归一化离水辐亮度产品)中所包含的869nm波长的气溶胶光学厚度数据集是在其大气校正过程中得到的副产品,它既可以作为MODIS标准水色产品的一种质量控制指标,反映其大气校正水平,又可以作为一种气溶胶光学厚度卫星遥感产品,用于海上气溶胶的监测与研究。因此它的有效性检验对于海洋光学遥感大气校正算法的改进以及海上气溶胶卫星反演精度的提高都具有十分重要的意义。本文利用2006年4月到2007年11月间在中国东部海域5个航次的天空辐射计海上观测资料,以10km×10km和±1小时作为时空匹配窗口,对MODIS标准水色产品中的869nm气溶胶光学厚度数据进行了对比检验。结果显示：在全部匹配数据中,72%非常接近或落在NASA公布的期望误差Δτ=±0.03±0.05τ范围以内。MODIS气溶胶光学厚度反演结果精度具有一定的季节性和地域性差异,东海匹配数据的一致性明显好于黄海,2006年冬季(2007年1～2月)匹配数据的一致性较好,2007年秋季(2007年10～11月)的MODIS反演值存在系统性偏高的情况,其主要原因可能与下垫面海水的近红外波段离水辐亮度大于0以及标准大气校正算法中预设气溶胶模型的不适用有关。通过对全部匹配点位的MODIS原始L1A数据的重新反演印证了这一点。分析表明：由于中国东部海域吸收性气溶胶的存在,导致标准算法中预设的气溶胶模型查找表中单次散射反照率的取值普遍偏高,气溶胶单次散射量与多次散射量的关系式可能存在较大误差。在某些点位,消光系数的取值则较为准确。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 论文结构与主要内容
• 第二章 气溶胶及其光学特性理论基础
• 2.1 大气气溶胶概述
• 2.2 气溶胶光学特性的主要表征参数
• 2.2.1 气溶胶光学厚度
• 2.2.2 单次散射反照率
• 2.2.3 气溶胶的尺度分布
• 2.3 米散射理论与气溶胶散射相函数
• 第三章 数据的准备与获取
• 3.1 气溶胶光学厚度现场观测资料
• 3.1.1 POM01MKⅡ型船载天空辐射计
• 3.1.2 气溶胶现场观测反演原理
• 3.1.3 资料获取
• 3.2 气溶胶光学厚度卫星遥感数据
• 3.2.1 MODIS标准水色产品
• 3.2.2 卫星反演原理
• 3.2.3 数据收集
• 第四章 数据匹配与对比分析
• 4.1 卫星数据与现场资料的匹配
• 4.2 数据的对比分析
• 4.3 对MODIS反演海上气溶胶的进一步分析
• 4.3.1 对一个误差较大的反演个例的进一步分析
• 4.3.2 对全部匹配站位卫星数据进行重新反演
• 4.3.3 气溶胶模型对反演精度的影响
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文