O2-O2云反演算法及其在TROPOMI上的应用

作者：张文强,刘诚,郝楠,Gimeno Garcia Sebastian,邢成志,张成歆,苏文静,刘建国

摘要：利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法:首先,根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系,结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表;然后,通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射,获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率;最后,结合辅助数据,根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据,将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证,有效云量和云压空间分布一致,相关系数R均超过0.97;并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI,与FRESCO+产品对比,有效云量和云压空间分布基本一致,当地表类型为海洋时,有效云量相关系数R大于0.97,云压相关系数R大于0.94,云压反演结果存在一定的区别;通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比,结果表明,在低云情况下,O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782,截距为198.0 hPa,相关系数R为0.850,算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下,FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性,可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数,并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。

发文机构：中国科学技术大学环境科学与光电技术学院 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室 中国科学技术大学地球和空间科学学院 中国科学院城市环境研究所区域大气环境研究卓越创新中心 中国科学技术大学极地环境与全球变化安徽省重点实验室 欧洲气象卫星应用组织

关键词：遥感O2-O2有效云量云压查找表臭氧监测仪TROPOMICALIPSOremote sensing O2-O2effective cloud fractioncloud pressurelook-up tableOMITROPOMICALIPSO

分类号： TP3[自动化与计算机技术—计算机科学与技术]