多源遥感数据协同高时相陆表大气气溶胶定量反演算法研究

大气气溶胶不仅通过直接和间接辐射强迫影响区域乃至全球气候变化，还对大气化学作用及生物地球化学循环起着重要的作用。遥感定量反演为大区域范围大气气溶胶监测最为有效的手段。然而，已有大气气溶胶遥感反演算法各分别针对极轨或地球静止卫星数据。前者反演结果具有较高的准确性，但时间分辨率低；后者则相反。本研究旨在协同利用多源遥感卫星数据进行大气气溶胶遥感定量反演算法探索：采用极轨卫星（FY-3A/B、TERRA和AQUA）数据反演获得多波段大气气溶胶Angstrom波长指数，依此判定大气气溶胶类型，构建先验知识库；此后，协同利用地球静止卫星（FY2、MTSAT）数据反演高时相大气气溶胶光学厚度。选择京-津-唐地区进行示范研究，反演获得白天每小时大气气溶胶光学厚度，以地面监测数据作为基准，对反演结果进行分析和评估。本研究可为大气环境监测、大气气溶胶运移机理及气候变化研究提供很好的方法和技术支持。

高时相大气气溶胶光学厚度反演对于研究大气气溶胶对气候、环境、人类健康的影响具有重要意义。本课题首先对已有的大气气溶胶光学厚度反演产品和地面站点监测的大气气溶胶光学参数进行统计分析，获得了环渤海地区大气气溶胶光学厚度的空间分布特征及其随时间的变化规律，作为高时相大气气溶胶光学厚度反演的先验知识。统计分析发现：高值区分布于南部华北平原地带，最大值可达1.0~1.2；低值区则位于西北部及山东省中部山地、丘陵地区.春、夏季节AOD明显高于秋、冬季节，AOD峰值（谷值）出现于每年6月或7月（1月或12月），平均高于0.7（低于0.2）。本课题提出了极轨卫星数据和静止气象卫星数据协同反演高时相大气气溶胶光学厚度的算法。算法首先利用极轨卫星数据反演得到该卫星过境时刻大气气溶胶光学厚度和Angstrom指数，以此为依据对该日大气气溶胶光学厚度进行初判，结合先验知识，初步设定大气气溶胶光学厚度反演相关参数，利用查找表法实现基于静止气象卫星的高时相大气气溶胶光学厚度反演。本研究曾先后利用FY2和MTSAT卫星数据进行大气气溶胶光学厚度反演，经与地面站点监测所得大气气溶胶光学厚度对比，发现基于MTSAT卫星数据反演所得结果准确度高。