大气红外探测器

由美国红外成像系统公司制造的大气红外探测器(AIRS)于2002年5月4日由美国航空与航天管理局的Aqua宇宙飞船成功带上天。大气红外探测器是红外成像系统公司与喷气推进实验室10多年合作研究的结果。

红外高光谱资料反演有云时大气温湿廓线的模拟研究

在模拟星载红外高光谱辐射观测值对云高和有效云量的敏感性基础上展开了有云时大气温湿廓线反演的模拟研究,用特征向量统计反演法反演大气温湿廓线时进行云顶高度分类在一定程度上可提高反演精度,但在云顶以下高度反演误差仍然较大。在AIRS像元中加入匹配的晴空MOD IS红外观测值,可以提高云顶以下高度的反演精度,云顶所在高度越高大气参数反演精度提高越大,尤其是温度反演精度,有云时模拟的均方根误差在整层大气中几乎小于2K。

红外高光谱资料模拟大气廓线反演对云的敏感性

用不同云顶高度和不同有效云量时的星载红外高光谱观测值,模拟大气温湿垂直廓线反演对云参数的敏感性。用特征向量统计反演法按照云顶高度和有效云量分类反演了大气温湿廓线,统计了不同云高(200,300,500,700和850hPa)及云高有50hPa误差时温度、水汽混合比反演的均方根误差随有效云量的变化。结果表明,随着有效云量的增大,云顶以下各高度层上的温度、水汽混合比反演误差都明显增大。云高有50hPa误差较准确已知而言,温度和水汽混合比的反演误差增大,但温度反演对云高误差的敏感性比水汽反演要高。

平流层大气温度探测通道选择数值试验

通过等效通道选择原理分析，认为通过构建等效通道，可使其权重函数峰值高度高于目前美国ＮＯＡＡ气象卫星ＨＩＲＳ／２第一通道的峰值高度．通过大量的模拟计算试验，证实了这一原理实现的可能性．进一步利用１５μｍＣＯ２吸收带的７个温度探测通道和所选择的等效通道一起反演大气温度垂直分布，结果表明增加一个等效通道对温度廓线反演有一定改善，特别是对平流层（５０～２ｈＰａ）温度反演，平均每层精度提高约０．２７Ｋ．

中国南极科学考察第24航次大气CO_2遥感算法及其在第26航次中的应用分析

利用中国南极科学考察第24航次采集的大气CO2浓度与AIRS的大气红外辐亮度进行统计回归,获取两者间的拟合关系。与该航次随机选取的60°S附近验证点比较,平均相对偏差为1.09%。同时,将拟合函数应用于对应第26航次同位置、近时间点的AIRS大气辐射值,其结果和第26航次走航数据进行比对,平均相对偏差为2.12%。对比同纬度下第24航次的精度,其精度有明显的下降,结果表明,利用统计回归的计算方式具有一定的局限性。

基于MODIS云产品的AIRS云相态的识别和云量产品的检验

选用中国中东部（95～130°E，20—60°N）午后同一时刻相对应的AIRS与MODIS各15景样本数据，将MODIS在红外波段上四种基于亮温的云识别算法对AIRS晴空像元和云像元中不同的云相态进行区分，分别统计出AIRS不同类型像元中这四种云识别算法的亮温差异，根据AIRS在晴空、水云和冰云三种不同相态下亮温的差异，确定出其阈值，实现AIRS晴空和云相态识别。在此基础上，对AIRS不同云相态下反演的有效云量进行检验和改进。结果表明：运用亮温阈值法对AIRS进行云相态识别能够较好地反映AIRS的晴空和云相态特征，云相态分布与MODIS云相态产品对应效果较好，特别在云边缘区域。对AIRS不同云相态下反演的有效云量进行对比和误差分析后发现：当水云有效云量较高、冰云有效云量较低时，AIRS反演的有效云量误差较大。在误差分析的基础上，提出了AIRS有效云量的偏差订正算法，对AIRS反演的有效云量具有一定改进，为AIRS云产品的应用提供参考依据。

AIRS遥感观察三峡库区二氧化碳浓度变化特征

本文采用AIRS仪器遥感观察获得的2003至2010年CO2产品L3数据的月平均结果,分析了三峡库区CO2浓度的时空变化特征。选择三峡库区周边9个网格点,结果表明2003至2010年三峡库区周边区域CO2浓度有明显的季节变化和逐年增加的趋势。8年平均增加量与全国大气CO2浓度增加量一致。不同地区CO2浓度与平均浓度的偏差均在仪器测量误差范围以内,未发现不同地区CO2浓度分布和变化规律有明显的差异。

AIRS遥感观察三峡库区甲烷浓度变化特征

本文采用AIRS仪器遥感观察获得的2003至2010年CH4产品L3数据的月平均结果,分析了三峡库区CH4浓度的时空变化特征。将空间分辨率为1°×1°的CH4数据产品联合成2°×2°,选取三峡库区周边12个网格点。结果表明2003至2010年三峡库区周边区域CH4浓度有明显的季节变化,未发现显著的年变化。不同地区CH4浓度与平均浓度的偏差均在仪器测量误差范围以内,未发现不同地区CH4浓度分布和变化规律有明显的差异。

利用走航式数据对南大洋大气CO_2廓线遥感反演

利用中国第24次南极考察期间获取的南大洋上空走航式大气CO2数据和大气红外探测器(AIRS)探测的辐射率,进行基于纬度分类下的统计回归,其结果作为物理反演的初始猜测场。通过逐线积分辐射传输模式,利用AMSU大气温度廓线和AIRS中13个通道的辐射测值反演南大洋上空的大气CO2浓度廓线,与WDCGG提供的固定站点下的大气CO2浓度进行比较,反演精度随纬度的变化而变化,从低纬到高纬相对误差分别为0.31%、1.17%、2.63%。与同期国外卫星产品CO2/AIRS比较,相对误差为1.11%、1.07%。