[发明专利]一种确定污染云微物理属性的方法

说明书

本申请公开了一种确定污染云微物理属性的方法，解决了现有技术云微物理属性反演算法在污染背景下仅按单一层云反演微物理属性的问题。包含以下步骤：选取两个不同频段卫星通道；选取波段响应函数曲线上若干积分节点；确定影响卫星通道数据的因子敏感性；根据两个波段响应函数，通过辐射传输模式，构建查找表；对模式提供的云下气溶胶光学厚度进行重采样；根据卫星通道数据和查找表，利用最小方差方法计算云微物理属性。对于污染较重的地区而言，在考虑云‑气溶胶双层结构的前提下反演云光学厚度，有助于提高有云条件下地表太阳辐射的计算精度。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种确定污染云微物理属性的方法。

背景技术

云覆盖大约50％的地球表面，其对太阳辐射的反射和自身热辐射的向外发射分别对地气系统具有冷却和加热的效应；两种作用的综合效果决定地气系统是否处于平衡状态及其辐射收支状况。云光学性质变化所带来的气候负反馈与云量变化引起的正反馈量级相当，全球气候模式也需要对云光学和辐射特性进行准确的参数化。然而近年来污染状况严重，云下气溶胶的存在为包括云光学厚度和云粒子有效半径的云微物理属性反演增加了难度。目前，遥感领域对云微物理属性的反演方法主要有：飞机观测计算和卫星通道数据反演。飞机观测计算是指利用可见光和近红外探测仪观测，根据观测数据中的云粒子谱分布计算云滴有效半径和液水含量，液水路径由后者在高度上积分得到，用液水路径和有效粒子半径计算光学厚度。但该方法具有较强的空间和时间变化特性，某特定地区或季节观测的云微物理属性不具有代表性。卫星遥感云微物理属性的基本原理是可见光波段云的反射函数主要依赖于云的光学厚度，近红外和红外波段主要依赖于云粒子有效半径的大小。结合辐射传输模式模拟结果和卫星观测通道数据，反演云微物理属性。

卫星搭载的常规被动光学传感器，例如MODIS，反演算法主要面向清洁大气背景。对于云和气溶胶同时存在的情况，仅按单一层云反演微物理属性，不符合近年来污染愈发严重的中国华北等地区大气中，客观存在的云-气溶胶双层结构情况(云下气溶胶)，给云微物理属性的反演引入误差。同时，地表太阳辐射估算误差随着气溶胶光学厚度增加而增大。

发明内容

本申请提供一种确定污染云微物理属性的方法，解决了现有技术云微物理属性反演算法在污染背景下仅按单一层云反演微物理属性的问题。

本申请实施例提供一种确定污染云微物理属性的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提取污染云数据样本上的一个像元点，选取该像元点两个不同频段的卫星通道数据，选取两个卫星通道数据的波段响应函数曲线上多个典型的波段响应函数节点作为积分节点；

所述多个典型的波段响应函数节点要达到98％的密集卫星接收辐射亮度光谱积分值；

确定影响卫星通道数据的因子敏感性，用所述积分节点，通过辐射传输模式，构建查找表；

所述因子敏感性参数包含太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角、云的光学厚度、云粒子的有效半径、气溶胶光学厚度、地表反照率；

所述查找表参数包含太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角、云的光学厚度、云粒子的有效半径、气溶胶光学厚度、地表反照率；

对模式气溶胶光学厚度数据按通道数据空间分辨率进行重采样；

所述模式气溶胶光学厚度是通过模式模拟得出的气溶胶光学厚度；

提取的像元点对应不同通道的卫星通道数据，根据查找表，利用最小方差方法计算云微物理属性；

所述云微物理属性包含云的光学厚度和云粒子有效半径。

进一步地，所述卫星通道数据通过AHI传感器获得。

优选地，述卫星通道数据是中心频率为0.64μm和1.6μm的反射率数据。