[发明专利]大气气溶胶反演方法、装置和电子设备

说明书

本发明涉及遥感技术领域，提供一种大气气溶胶反演方法、装置和电子设备，大气气溶胶反演方法包括：建立气溶胶成分—微物理—光学的前向模型；基于卫星观测值和所述前向模型的卫星模拟值，通过最优化反演方法进行求解，反演得到大气气溶胶成分；其中，所述前向模型中的气溶胶成分混合模型的构建方法包括：模拟大气气溶胶中混合溶液的吸湿过程；计算大气气溶胶中多元溶液体系的复折射指数。本发明实施例用以解决现有技术中现有方法无法反演水溶性成分中的吸湿和非吸湿性成分的缺陷。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及一种大气气溶胶反演方法、装置和电子设备。

背景技术

大气气溶胶不仅影响气候变化，对人体健康也有严重危害。然而，其不同成分产生的辐射强迫效应具有差异，且对人体危害程度也存在不同。故而，大气气溶胶成分的监测是气候变化评估、大气环境精准治理的必要手段。

当前，已发表该领域最先进的技术是法国里尔大学团队针对多角度偏振卫星POLDER/PARASOL(Polarization and Directionality of the Earth’s Reflectance)的多源数据统计优化算法(GRASP,Generalized Retrieval of Aerosol and SurfaceProperties)，其中化学模块实现了对地基遥感算法的移植，可较好的实现气溶胶吸光性成分的反演(Li et al.2019)。

由于大气气溶胶颗粒物中不仅存在吸湿性显著的无机盐，同时还存在吸湿性较差的有机物，它们皆可溶于水中，不同的是无机盐引起气溶胶颗粒的吸湿过程，促进气溶胶颗粒的粒径增加。若要准确的计算该过程，需同时考虑无机盐与有机物在水溶液中的共同作用。然而，Li等的算法对此过程仅简化处理为使用实验室中测量的单一硝酸铵成分吸湿过程所产生的吸湿效应。不仅未考虑水溶性有机物在吸湿增长中的作用，且高估了无机盐与水在整体气溶胶中吸湿增长的贡献。这种做法不仅导致Li等的算法无法估算有机物成分，且其估计的无机盐成分也存在较大偏差。即现有方法无法反演水溶性成分中的吸湿和非吸湿性成分，卫星遥感反演的气溶胶成分种类不足。

发明内容

本发明提供一种大气气溶胶反演方法、装置和电子设备，用以解决现有技术中现有方法无法反演水溶性成分中的吸湿和非吸湿性成分的缺陷。

本发明提供一种大气气溶胶反演方法，包括：

建立气溶胶成分—微物理—光学的前向模型；

基于卫星观测值和所述前向模型的卫星模拟值，通过最优化反演方法进行求解，反演得到大气气溶胶成分；

其中，所述前向模型中的气溶胶成分混合模型的构建方法包括：

模拟大气气溶胶中混合溶液的吸湿过程；

计算大气气溶胶中多元溶液体系的复折射指数。

根据本发明提供的一种大气气溶胶反演方法，所述模拟大气气溶胶中混合溶液的吸湿过程包括：

基于卡帕-寇拉原理以及环境相对湿度，得到溶质体积、溶液体积、吸湿参数以及环境相对湿度的关系。

根据本发明提供的一种大气气溶胶反演方法，所述溶质体积、溶液体积、吸湿参数以及环境相对湿度的关系通过以下公式表示：

其中，f_i是第i种气溶胶水溶性成分的体积占溶液体积的体积比，V_i是第i种水溶性成分的体积，V_s为溶质体积，V_w为水的体积，κ为混合成分的吸湿参数，RH为环境相对湿度。

根据本发明提供的一种大气气溶胶反演方法，所述计算大气气溶胶中多元溶液体系的复折射指数包括：