[发明专利]TanSat卫星XCO2

说明书

本申请提供了一种TanSat卫星XCO₂反演数据的偏差校正方法和系统。该方法根据氧气波段的太阳光谱，以及TanSat卫星XCO₂反演数据中与每个XCO₂反演值对应的氧气波段的观测光谱、太阳天顶角，得到每个XCO₂反演值的氧气反照率误差；根据N个XCO₂反演值中与每个XCO₂反演值对应的卫星观测角和太阳天顶角，计算每个XCO₂反演值的观测角误差；根据N个XCO₂反演值和预先得到的、与XCO₂反演值对应的XCO₂地基观测值，得到XCO₂反演数据的回归系数；根据每个XCO₂反演值、回归系数、以及每个XCO₂反演值的氧气反照率误差、观测角误差，对每个XCO₂反演值进行偏差校正，提高了反演数据的精度。

技术领域

本申请涉及遥感信息技术领域，特别涉及一种TanSat卫星XCO₂反演数据的偏差校正方法和系统。

背景技术

工业革命以来，随着各项技术的不断进步，人类社会得到了高速发展，而由于忽视环境效应所导致的全球气候变化，如今已成为关乎人类切身利益的首要议题。全球气候变化主要表现在气候变暖导致的降水重分配、冻土融冻、海平面上升等方面，剧烈的气候变化已开始危害生态系统平衡，逐渐威胁人类生存环境。其中，不断上升的大气二氧化碳浓度被认为是全球气候变化的主要原因。为了提高人们对自然和人为地表碳源和碳汇的认识，近年来大气二氧化碳监测技术得到了迅速发展。

通过遥感手段对近红外光谱进行探测，可以有效地对大气二氧化碳柱浓度(XCO₂)进行监测。基于傅里叶变换光谱仪(Fourier Transform Spectrometer，简称FTS)建立的全球碳柱观测网络(Total Carbon Column Observing Network，简称TCCON)，具有较高的观测精度，可以提供长时间序列连续观测资料，但观测站在全球的分布不够均匀，数据空间尺度小，不足以反应全球大气二氧化碳浓度时空分布。星基遥感技术的发展有效解决了这一问题，通过卫星观测可以获取全球XCO₂空间分布及变化趋势。但空基观测不如地面测量精确， XCO₂的偏差是由气溶胶光学深度、薄卷云、地面压力反演误差等诸多因素造成的，这些偏差会导致反演分析对区域CO₂通量的估计出现较大误差。因此，卫星XCO₂产品必须采用高精度的地面测量数据进行偏差校正，才能满足更高的精度要求，从而对国际社会制定的温室气体相关政策以及碳关税等机制提供参考。

在卫星观测数据偏差校正方面，有相关研究利用线性回归进行卫星反演数据的偏差校正。Wunch等人针对GOSAT(2009年日本发射的用于大气二氧化碳监测的遥感卫星卫星)的XCO₂反演结果与地表反照率、反演结果与先验地表压力、气团和O₂-A波段光谱辐射度之间的差异进行关联，并使用南半球的GOSAT数据作为线性回归的参考值，基于TCCON数据进行了偏差校正。在Wunch等人之后，Cogan等人使用基于大气化学传输模型 GEOS-Chem计算的模拟数据对从莱斯特大学全物理(UoL-FP)反演算法得到的GOSAT XCO₂数据进行了偏差校正。Guerlet等人基于12个TCCON站点的测量值作为参考，对荷兰空间研究所/卡尔斯鲁厄理工学院反演的GOSATXCO₂数据进行了偏差校正修正。