边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究

摘要

采用MODIS资料和美国发展的MODIS大气温、湿度廓线统计反演算法,估算大气温、湿度廓线,将其作为初始场,应用101层快速透过率模式(PFAAST)估算了大气透过率,并采用Newton非线性迭代算法反演我国西北荒漠戈壁地区大气温度廓线.得出:该方法对边界层高度及以上部分的大气温度反演得比较好,误差基本都在2K范围内;边界层范围内的温度反演误差较大,反演误差与气溶胶光学厚度增量和地表温度估算误差呈显著正相关关系,与大气水汽混合比的关系较差.文章从敏感性试验和理论分析两个方面阐述了地表温度和气溶胶光学厚度估算误差对大气温度反演误差的影响,发现不同光谱波段的地表温度权重均随地表温度的增加有不同程度增加,地表温度反演误差增加将增加地表温度权重,提高地表温度估算误差有助于提高地表温度权重的精度;荒漠戈壁地区大气边界层中气溶胶浓度较高,光学厚度较大,使得边界层大气透过率降低,进而降低卫星红外遥感波段的地表温度权重和空气温度权重.本研究结合太阳光度计获得的光学厚度的观测,采用统计学方法对气溶胶效应引起的大气透过率误差和表面温度估算误差进行校正,并对物理算法进行本地化改进,实现了边界层温度廓线的反演.