細(xì)模態(tài)氣溶膠主要來自于人為源排放,對于全球的輻射平衡、氣候變化、人類健康具有重要的影響。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)星應(yīng)用國家工程實驗室李正強研究員大氣環(huán)境遙感研究團隊發(fā)展了一種新的細(xì)模態(tài)氣溶膠光學(xué)厚度(AODf)反演算法(SNOSPR)。相較于傳統(tǒng)的反演方法,SNOSPR利用地表偏振反射率基本不隨波長變化特性,不依賴于地表偏振反射率二向性分布模型(BPDF),進而能夠避免使用BPDF帶來的估算誤差。SNOSPR能夠?qū)崿F(xiàn)AODf、?ngstr?m exponent和地表偏振反射率(SPR)的同時反演。該研究將SNOSPR方法應(yīng)用于法國POLDER-3多角度偏振數(shù)據(jù),并將反演結(jié)果與POLDER官方產(chǎn)品和地基AEROENT結(jié)果進行對比分析和長時間序列的驗證,結(jié)果顯示SNOSPR反演的產(chǎn)品在空間分辨率、地表適用性、精度等方面由于官方產(chǎn)品。另外,該研究從不同方面對SNOSPR算法進行了誤差敏感性分析。
最后,SNOSPR算法應(yīng)用于DPC數(shù)據(jù),初步驗證效果良好,未來可進一步開展更全面的DPC傳感器數(shù)據(jù)測試與驗證,推進國產(chǎn)DPC傳感器數(shù)據(jù)的應(yīng)用和多角度偏振衛(wèi)星遙感反演氣溶膠算法的發(fā)展。
圖1. 月均AODf(865nm)結(jié)果對比,(a)POLDER官方產(chǎn)品L2_LGC,空間分辨率18km,
(b)SNOSPR算法反演結(jié)果,空間分辨率6km,(c)為兩者的差異
圖2.典型案例AODf(865nm)結(jié)果對比(2011年11月15日),
(a)真彩色圖, (b)本研究AODf反演結(jié)果, (c)POLDER官方產(chǎn)品L2_LGC
圖3. AODf反演結(jié)果與地基AERONET數(shù)據(jù)進行驗證,
(a)全部站點,(b)城市,(c)農(nóng)田,(d)濕地。
藍(lán)色代表SNOSPR反演結(jié)果,紅色代表POLDER官方產(chǎn)品。
評價指標(biāo)包括相關(guān)系數(shù)R,均方根誤差RMSE,反演結(jié)果落在期望誤差范圍內(nèi)的比例Gfrac
表1 SNOSPR 和 L2_LGC 反演結(jié)果驗證匯總表,其中最優(yōu)的結(jié)果加粗顯示
|
Surface type |
N |
|
R |
|
RMSE |
|
Gfrac (%) |
||||
|
SNOSPR |
L2_LGC |
SNOSPR |
L2_LGC |
SNOSPR |
L2_LGC |
SNOSPR |
L2_LGC |
||||
|
All |
462 |
367 |
|
0.90 |
0.89 |
|
0.06 |
0.07 |
|
77.3 |
70.6 |
|
Urban |
125 |
109 |
|
0.92 |
0.91 |
|
0.07 |
0.08 |
|
76.0 |
60.6 |
|
Cropland |
231 |
213 |
|
0.89 |
0.87 |
|
0.06 |
0.07 |
|
76.2 |
76.1 |
|
Wetland |
74 |
38 |
|
0.88 |
0.91 |
|
0.05 |
0.06 |
|
82.4 |
68.4 |
圖4.SNOSPR算法應(yīng)用于我國GF-5衛(wèi)星DPC傳感器數(shù)據(jù)反演的AODf結(jié)果(2018年11月24日-30日)
上述研究成果發(fā)表在SCI期刊Remote Sensing of Environment(IF=8.213)上,第一作者是中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院李正強研究員團隊博士研究生葛邦宇。該工作得到了國家杰出青年基金項目(41925019)和國家自然科學(xué)基金項目(41671367, 41871269)的支持。
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425720302649
引用格式:Ge, B.; Mei, X.; Li, Z.; Hou, W.; Xie, Y.; Zhang, Y.; Xu, H.; Li, K., Wei, Y. An improved algorithm for retrieving high resolution fine-mode aerosol based on polarized satellite data: Application and validation for POLDER-3. Remote Sensing of Environment. 2020, 247,11894
新聞鏈接:多角度偏振衛(wèi)星氣溶膠遙感新算法—空間分辨率和精度獲得提升
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