[发明专利]气溶胶光学厚度的反演方法及系统

摘要

本发明提供一种气溶胶光学厚度的反演方法及系统，其中的方法包括，建立气溶胶反演查找表以及获取地表反射率；基于高分一号卫星WFV数据，代入获取的地表反射率，并通过查找和插值建立的气溶胶反演查找表的大气参数，获得气溶胶光学厚度；其中，基于GEOS‑Chem大气化学模式数据计算四种类型气溶胶组分的体积比，四种类型气溶胶分别为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型；将前述的计算结果作为输入参数，利用6SV1辐射传输方程构建气溶胶反演查找表；以及，基于国外卫星MODIS的地表二向反射率产品，计算地表反射率。通过本发明能够快速准确的实现大范围的气溶胶监测，为颗粒物浓度的遥感估算提供必要前提。

主权项

1.一种气溶胶光学厚度的反演方法，包括：S1：建立气溶胶反演查找表以及获取地表反射率；S2：基于高分一号卫星WFV数据，代入步骤S1中获取的地表反射率，并通过查找和插值步骤S12中建立的所述气溶胶反演查找表的大气参数，获得气溶胶光学厚度；其中，所述建立气溶胶反演查找表的过程包括：S11：基于GEOS‑Chem大气化学传输模式计算四种类型气溶胶组分的体积比，所述四种类型气溶胶分别为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型；S12：将步骤S11的计算结果作为输入参数，利用6SV1辐射传输方程构建气溶胶反演查找表；所述获取地表反射率的过程包括：基于国外卫星MODIS的地表二向反射率产品，通过如下公式计算所述地表反射率：其中，r为地表反射率，k_vol为体散射的核，k_geo为几何光学核，θ_S为光线入射角，θ_v为观测角，为观测与太阳间的相对方位角，f_iso、f_geo、f_vol存储在国外卫星MODIS的地表二向反射率产品中，分别表示各向同性散射、几何光学散射、体散射的权重；并且，在步骤S2中，通过如下公式反演气溶胶光学厚度：其中，τ为气溶胶光学厚度，θ为天顶角，下标s表示太阳，v表示观测，φ为相对方位角，r为地表反射率，ρ₀为大气程辐射的等效反射率，S为大气向下的半球反射率，T为大气整层透过率，ρ_TOA为卫星观测到的表观反射率；步骤S11进一步包括：S111：根据GEOS‑Chem大气化学传输模式估算硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶、沙尘气溶胶、黑碳气溶胶、有机碳气溶胶和海盐气溶胶的体积比；S112：将硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶、沙尘气溶胶、黑碳气溶胶、有机碳气溶胶和海盐气溶胶按照组份划分为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型，并通过如下公式计算每种类型气溶胶组份的体积比：[Dust‑like]＝[DST₁]+[DST₂]+[DST₃]       (1)[Water‑Soluble]＝[SO₄]+[NH₄]+[NO₃]      (2)[Soot]＝[BC]+[OC]                      (3)[Oceanic]＝[NaCl]                      (4)其中，[Dust‑like]表示沙尘型气溶胶的体积比；[DST₁]、[DST₂]、[DST₃]分别表示GEOS‑Chem大气化学传输模式输出的三种不同粒径的沙尘气溶胶的体积比；[Water‑Soluble]表示水溶型气溶胶的体积比；[SO₄]、[NH₄]、[NO₃]分别表示GEOS‑Chem大气化学传输模式输出的硫酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的体积比；[Soot]表示烟尘型气溶胶的体积比；[BC]、[OC]分别表示GEOS‑Chem大气化学传输模式输出的黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的体积比；[Oceanic]表示海洋型气溶胶的体积比；[NaCl]表示GEOS‑Chem大气化学传输模式输出的氯化钠气溶胶的体积比；步骤S12进一步包括：S121：设定6SV1辐射传输方程的输入参数，所述输入参数包括：9个太阳天顶角、12个观测天顶角、16个相对方位角、气溶胶模式，以及将550nm处的气溶胶光学厚度设定为10个等级、将气溶胶反演查找表计算的波段设置为高分一号卫星WFV传感器的波段响应函数；其中，所述气溶胶模式根据步骤S11中的四种类型气溶胶的组份确定；S122：调用所述6SV1辐射传输方程，计算大气参数并存储在二进制文件中生成气溶胶反演查找表，所述大气参数包括：大气整层透过率、大气程辐射、大气向下的半球反射率。