金星上层霾消光和微物理特性的时空分布

金星上层霾消光和微物理特性的变化会影响金星大气的化学和辐射平衡,为研究其时空分布,选取2006~2013年间金星快车SPICAV SOIR仪器的太阳掩星数据进行分析。首先利用MODTRAN建模去除金星中上层大气的吸收效应,后利用剥洋葱法计算67~92 km高度处金星上层霾的消光廓线。研究表明:1)金星上层霾的消光系数总体趋势是随着高度增加而减小。不同区域间的消光系数变化较大,低纬度霾在任务开始时大幅增加,昼夜间霾的平均消光系数略有变化。霾层的垂直光学厚度在10-2数量级。2)上层霾的数密度随高度增加而减小,从南极到北极,上层霾的数密度呈现先增加后减小的趋势。3)低纬度地区的云顶高度较高,为82.7±5.8 km;极区的云顶高度较低,北极地区云顶高度为73.3±2.4 km,南极地区为79±3.5 km。北极地区上霾层平均标高为4.0±0.9 km。

卫星PSAC载荷陆地观测中气溶胶和地表参数的信息量分析

针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上,分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度(AOD)和地表反射率的变化趋势。研究表明:1)不同的观测几何下,气溶胶参数总的DFS有很大差异,反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°~180°;2)任意观测角度,细粒子为主的细模柱浓度v_(0)^(f),粗粒子为主的气溶胶柱浓度v_(0)^(f)和v_(0)^(c)能被反演出来,谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得;3)对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析,偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演,增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。

基于DPC的中国部分区域陆地气溶胶光学厚度反演

大气气溶胶是气候变化与遥感定量化等的重要影响因素,研究气溶胶光学特性具有重要意义。基于高分五号卫星搭载的大气气溶胶多角度偏振探测仪(Directional polarimetric camera,DPC)过境中国区域的数据,开展了气溶胶光学厚度的反演研究。基于矢量辐射传输模型6SV计算构建气溶胶光学特性查找表,采用Ross-Li地表BRDF模型和半经验NB模型计算地表贡献,利用标量与偏振的多角度信息和查找表方法,反演气溶胶光学厚度。DPC气溶胶光学厚度反演结果与中国区域的AERONET地面站点测量结果吻合性较好,线性拟合度较高,相关性系数大于0.8,验证了算法的可靠性,为DPC有效监测气溶胶的时空分布提供技术支持。

高分五号多角度偏振探测仪可见光波段在轨辐射定标研究

对于无星上定标系统的大视场大气探测载荷,利用广阔的海洋无监测定标场(SNES)进行基于统计方法的在轨替代定标,是国际上公认和推荐的方法。基于大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)的载荷工作原理和一级数据产品的特点,在确定反射率基定标的基础上,通过海表双向反射率分布函数(BRDF)的大气传输仿真计算确定了合适的角度阈值,以降低非大气分子散射的干扰;同时对定标场的环境参量进行了统计分析,解决了统计定标中数据筛选与误差评估的核心问题,最终实现了DPC可见光波段在轨定标系数变化的精确评估。在考虑定标源和仪器实验室定标误差合成后,绝对辐射定标系数的最终定标误差在1.24%~4.76%之间。

基于高分五号卫星DPC和AERONET站点数据的地表BPDF模型对比分析

大气气溶胶卫星偏振遥感探测中,地表偏振反射率估计是最重要的不确定因素之一,是气溶胶反演过程中地气解耦的重要环节。基于高分五号卫星大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)近红外波段865 nm的多角度偏振观测数据,利用全球地基气溶胶监测网(AERONET)站点的气溶胶产品AOD L2.0与DPC数据进行时空匹配,筛选气溶胶光学厚度(AOD)低值数据,以减小气溶胶的影响,获取地表多角度偏振反射率数据。针对8种典型地表类型,基于DPC多角度偏振数据定量比较分析了Nadal-Bréon模型、Waquet模型、Maignan模型、Litvinov模型和Xie-Cheng模型5个半经验地表双向偏振反射分布函数(BPDF)模型的性能。研究结果表明,Litvinov模型和Nadal-Bréon模型所得的结果与实测数据可以较好地吻合,两个模型与DPC实测数据的相关性系数均值分别为0.958和0.952,均方根误差均值分别为0.202%和0.223%。研究结果为基于DPC数据估算地表偏振反射率提供了BPDF模型参考,为利用DPC多角度偏振数据反演气溶胶参数等应用提供了先验数据支持。