近期,中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光學(xué)遙感研究中心遙感信息表征團(tuán)隊(duì),對(duì)多角度偏振載荷的數(shù)據(jù)在水云粒子譜反演方面的應(yīng)用,進(jìn)行了探索研究。相關(guān)研究成果以《利用衛(wèi)星多角度偏振觀測(cè)反演水云滴譜分布策略優(yōu)化研究:信息量方法》為題發(fā)表在國(guó)際著名光學(xué)期刊Optics Express上。
多角度偏振遙感可為全球云屬性和空間分布研究提供重要手段。然而,目前尚缺乏多角度偏振信息如何助力于降低云參量反演不確定性方面的研究。同時(shí),大氣輻射傳輸過(guò)程中氣溶膠,地表乃至水云粒子本身的譜分布變化均會(huì)對(duì)反演造成影響。多方面的不確定性使得算法的誤差分析存在較大的不確定性,因此建立統(tǒng)一的儀器觀測(cè)設(shè)置和反演方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)至關(guān)重要。
研究人員基于貝葉斯和大氣輻射傳輸理論,使用了信號(hào)自由度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析了多角度偏振觀測(cè)信息中云有效半徑和有效方差反演的信息量狀況。同時(shí),從大氣輻射傳輸中太陽(yáng)入射、被云粒子散射、直至被傳感器接收過(guò)程,討論不同傳感器觀測(cè)配置、云粒子特性、氣溶膠和下墊面等因素對(duì)水云粒子譜分布反演的影響。
結(jié)果顯示在水云“虹”區(qū)中添加多角度偏振觀測(cè)信息后,水云粒子譜分布的信息含量提高了48%;云滴的濃度對(duì)反演影響較大,且粒子譜分布本身的變化對(duì)信息量的影響是非線性的,不同譜分布的云滴混合對(duì)信息量有顯著的負(fù)面影響;在氣溶膠光學(xué)厚度小于0.5且云光學(xué)厚度大于5的情況下,氣溶膠和地表對(duì)反演的影響可以被忽略。該研究結(jié)論可為新一代多角度偏振觀測(cè)儀器設(shè)計(jì)和相關(guān)云參量反演算法改進(jìn)提供依據(jù)。
博士研究生余海嘯為論文第一作者,孫曉兵研究員和提汝芳助理研究員為論文通訊作者。
文章鏈接: https://doi.org/10.1364/OE.518266
圖1. 有效半徑和有效粒子方差作為狀態(tài)向量時(shí)偏振交火載荷單波段強(qiáng)度觀測(cè)中信息量的半球空間分布情況
圖2. 有效半徑和有效粒子方差作為狀態(tài)向量時(shí)偏振交火載荷單波段偏振觀測(cè)中信息量的半球空間分布情況
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