基于多波段氣溶膠光學(xué)厚度的氣溶膠類型快速確定方法研究.pdf

1、大氣氣溶膠在地球輻射收支平衡、氣候變化、空氣質(zhì)量以及定量遙感等諸多方面都有重要影響。氣溶膠類型確定對于氣溶膠光學(xué)特性研究特別是氣溶膠光學(xué)厚度高精度遙感反演具有重要的意義。針對傳統(tǒng)氣溶膠類型確定方法的局限性以及當前氣溶膠類型確定存在的困難，提出一種使用多波段氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)確定氣溶膠類型的方法。使用440納米、670納米、870納米及1020納米4個波段的氣溶膠光學(xué)厚度，確定沙塵性、水溶性和煤煙三種氣溶膠粒子的數(shù)量和容積百分比，即確定氣

2、溶膠類型。主要的研究工作包括以下幾個方面：
　?。?）氣溶膠類型確定的原理和方法研究?；贛ie散射理論和氣溶膠的物理與光學(xué)特性分析確定尺度分布、消光效率因子等參數(shù)；根據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度的表達式分析不同類型氣溶膠粒子數(shù)量與多波段光學(xué)厚度之間的關(guān)系，確定氣溶膠類型確定的基本原理。選擇440nm、670nm、870nm及1020nm4個波段的氣溶膠光學(xué)厚度，開展氣溶膠類型確定研究，即確定出沙塵性、水溶性和煤煙三種氣溶膠粒子的數(shù)量；引入氣

3、溶膠粒子總數(shù)和每種粒子占總數(shù)的比例，并引入每個波段光學(xué)厚度占四個波段光學(xué)厚度總和的比例，通過公式推導(dǎo)確定二者之間的對應(yīng)關(guān)系；基于對應(yīng)關(guān)系，通過正向模擬構(gòu)建二者之間的查找表實現(xiàn)氣溶膠類型確定算法。同時，研究由粒子數(shù)量到容積百分比的轉(zhuǎn)化計算，實現(xiàn)算法在輻射傳輸計算中的應(yīng)用。
　?。?）從計算結(jié)果在輻射傳輸計算中應(yīng)用的角度對氣溶膠類型查找表構(gòu)建進行研究。根據(jù)氣溶膠粒子數(shù)量比例和容積百分比之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，研究數(shù)量比例誤差對容積百分比的影響

4、；根據(jù)容積百分比應(yīng)用到輻射傳輸計算的誤差要求，設(shè)置相關(guān)約束條件進而確定數(shù)量比例的取值范圍、區(qū)間分割以及步長，考慮到了不同組合的氣溶膠類型；根據(jù)不同氣溶膠類型組合，計算對應(yīng)多波段氣溶膠光學(xué)厚度，完成查找表構(gòu)建。在保證一定精度的前提下簡化查找表，以提高查找效率和計算速度。
　?。?）為驗證該方法的有效性，使用模擬的多波段氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)，開展了氣溶膠類型確定的精度驗證、穩(wěn)定性分析和誤差分析實驗研究并進行分析。設(shè)計精度驗證實驗，結(jié)果中