[发明专利]一种晴空地表净长波辐射一体化反演方法及系统

说明书

本发明涉及一种晴空地表净长波辐射一体化反演方法及系统，先对MODIS长时间序列数据集和多个实测站点中每一实测站点的地表长波辐射实测数据集进行处理，以构建总数据集。再根据数据集对初始反演模型进行训练，得到反演模型。最后以待反演位置的MODIS第29、31、32波段的大气顶幅亮度和柱水汽含量作为反演模型的输入，反演得到晴空地表净长波辐射，进而能够对晴空地表净长波辐射进行一体化反演，无需分别反演地表上行长波辐射和地表下行长波辐射后再计算晴空地表净长波辐射，能够显著提高晴空地表净长波辐射的反演精度。

技术领域

本发明涉及晴空地表净长波辐射测量技术领域，特别是涉及一种晴空地表净长波辐射一体化反演方法及系统。

背景技术

地表净长波辐射是地表辐射收支的关键组成部分，是气候变化的驱动力。地表净长波辐射是地表下行长波辐射与地表上行长波辐射之差，地表下行长波辐射以近地表大气发出的辐射为主导，而地表上行长波辐射主要由地表温度决定。地表净长波辐射主导着夜间地表净辐射，地表下行长波辐射和地表上行长波辐射是评估气候、水文和农业模型中地表过程的相关参数。

一般地，晴空地表净长波辐射采用分量算法计算，目前常使用的分量算法为：先利用卫星数据分别反演地表下行长波辐射和地表上行长波辐射，再利用地表下行长波辐射减去地表上行长波辐射得到晴空地表净长波辐射，但利用卫星数据反演地表下行长波辐射和地表上行长波辐射的算法存在一定的不确定性，这些不确定性会不可避免的传入到地表净长波辐射中，容易在反演过程中出现较大的误差。

基于此，亟需一种能够提高晴空地表净长波辐射的反演精度的反演方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种晴空地表净长波辐射一体化反演方法及系统，综合地表上行长波辐射和地表下行长波辐射的相关特征变量来对晴空地表净长波辐射进行一体化反演，提升晴空地表净长波辐射的反演精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种晴空地表净长波辐射一体化反演方法，所述一体化反演方法包括：

获取MODIS长时间序列数据集和多个实测站点中每一所述实测站点的地表长波辐射实测数据集；所述MODIS长时间序列数据集包括多个时刻的MODIS数据；所述地表长波辐射实测数据集包括多个时刻的地表净长波辐射实测值；所述MODIS数据和所述地表净长波辐射实测值时刻一一对应；所述MODIS数据包括多个地理位置以及每一所述地理位置对应的MODIS第29、31、32波段的大气顶幅亮度，柱水汽含量以及晴空标识参量；

对于每一所述实测站点，将所述实测站点的经纬度与所述地理位置进行匹配，得到所述实测站点在每一时刻对应的MODIS第29、31、32波段的大气顶幅亮度，柱水汽含量以及晴空标识参量；根据所述晴空标识参量确定所述实测站点的晴空时刻；所述晴空时刻为所述实测站点所在位置为晴天的时刻；

根据所有所述实测站点的晴空时刻的MODIS第29、31、32波段的大气顶幅亮度、柱水汽含量以及地表净长波辐射实测值构建总数据集；

根据所述实测站点的纬度将所述总数据集划分为高纬度数据集、中纬度数据集和低纬度数据集；

分别以所述高纬度数据集、所述中纬度数据集和所述低纬度数据集作为输入，对初始反演模型进行训练，得到高纬度反演模型、中纬度反演模型和低纬度反演模型；

根据待反演位置的纬度选用所述高纬度反演模型、所述中纬度反演模型或所述低纬度反演模型作为实际反演模型，以所述待反演位置的MODIS第29、31、32波段的大气顶幅亮度和柱水汽含量作为所述实际反演模型的输入，反演得到晴空地表净长波辐射。

一种晴空地表净长波辐射一体化反演系统，所述一体化反演系统包括：