大气颗粒物遥感研究进展

大气污染已成为全球性的环境污染问题之一,PM2.5和PM10已成为当前大气遥感研究的热点,以京沪穗为代表的特大城市更成为相关研究的重要焦点。通过对国内外相关文献的分析,以广州为例描述了地面站点监测的现状和不足,指出PM2.5遥感的关键问题为区域尺度气溶胶光学厚度垂直订正和区域尺度近地面消光系数湿度效应校正研究;通过空气质量模式系统进行相关研究,是包括PM2.5在内的大气颗粒物遥感的重要途径之一。     

用多角度遥感数据反演混合像元组分温度的可行性分析

利用多通道信息反演陆面温度的传统方法,由于通道间信息的高度相关使反演结果的精度难以提高,并且无法得到混合像元中的组分温度。文中以非同温混合像元热红外辐射方向性规律为基础,建立了连续植被类型非同温混合像元热红外辐射模型,用蒙特卡罗方法模拟分析了连续植被的组分有效比辐射率与变量的关系。结果表明:连续植被热辐射亮度值是组分温度T_v、T_s,叶面积指数LAI,叶倾角分布LAD,以及单叶面比辐射率ε_v(θ)和土壤表面比辐射率ε_v(θ)的函数。利用先验知识对变量进行分析后表明,6个变量中只有T_v、T_s、LAI、ε_v(0)需要反演。由于多角度间组分辐射亮度的相关性低,从理论上讲只需要4个角度的辐射亮度观测值就可以解出4个未知量而达到反演组分温度的目的。这4个角度数据除选择垂直方向上辐射亮度数据外,应在30°～50°视角范围内选择另外3个热辐射亮度数据。     

基于气象要素的气溶胶吸湿增长分析:以浙江省为例

气溶胶粒子的吸湿增长对区域环境、气象与辐射收支都有巨大影响,精确的气溶胶吸湿特性观测对描述气溶胶吸湿增长特性,以及研究气溶胶对气候环境影响,拓展卫星气溶胶产品的应用有非常重要的意义。本研究提出一种基于常规气象观测（能见度、相对湿度）和空气质量观测（PM2.5浓度,即空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物浓度）相结合的气溶胶吸湿增长估算方法,在此基础上对浙江地区气溶胶吸湿特性的时空变化影响因素进行了探讨。研究发现,沿海的温州瓯海站的吸湿增长能力最高,长三角典型城市环境的杭州和睦小学站的吸湿增长能力次之,而地处较为洁净内陆的衢州实验学校站的吸湿增长能力最低。在时间变化中,同一站点不同湿度条件的吸湿增长变化趋势相同,温州瓯海站的吸湿性变化最为剧烈,杭州和睦小学站的吸湿性变化次之,衢州实验学校站变化较为平缓。本研究表明,浙江地区的气溶胶吸湿增长特性存在较大的时空差异,基于本方法能够在较大的时空范围内描述气溶胶的吸湿增长特性,为有限的精密观测提供重要补充。     

植被遥感的Monte Carlo模拟研究

蒙特卡罗 ( Monte Carlo)方法是一种随机统计方法 ,计算机技术的发展使需要大样本数量的蒙特卡罗方法能在植被遥感中得到应用。本文总结了用蒙特卡罗方法模拟研究植被冠层 BRDF和热点效应的过程 ,并详细地综述了蒙特卡罗模拟研究中需要涉及的描述植被结构的参量 :LAI、LAD、G函数、孔隙率、自由路径和相位函数。     

红外临边探测发展现状

临边探测器垂直分辨率高,辐射信号的变化主要受大气参数影响,且辐射校准后几乎不受背景辐射影响,对痕量气体可探测性强,探测高度约为10—100 km,对臭氧层的大气遥感监测具有特殊意义。红外临边传感器经过40余年的发展过程,在通道数目、信噪比、可探测目标种类、冷冻技术、在轨寿命方面都有明显改进。本文以平流层O_3及其相关的痕量气体为中心,按照传感器搭载的卫星平台及卫星发射时间的先后顺序,比较了国际上已有的LRIR、LIMS、SAMS、ISAMS、CLAES、MIPAS、HIRDLS、TES共8个星载红外临边探测器的特性、探测目标、技术改进、性能提升等;介绍了红外临边探测大气成分的反演原理;总结了红外临边探测器在痕量气体,平流层云与气溶胶,重力波与极涡,非局部热力学平衡效应4个方面的应用成果。最后对红外临边探测的前景趋势提出了思考。     

珠三角地区长时间序列气溶胶时空变化特征分析

本文通过对2000年—2013年长时间序列的MODIS气溶胶产品进行统计,分析了珠三角地区气溶胶光学厚度(AOD)和细粒子光学厚度(FAOD)的空间分布特征以及年度和季节变化特点,有助于深入研究珠三角地区颗粒物污染水平变化及颗粒物的排放与输送等。研究结果显示珠三角地区中部为AOD高值区,东西两翼地区为AOD低值区。AOD和FAOD的最高值通常分别出现在春季和秋季,最低值则通常都出现在冬季。2006年之后,珠三角地区大气气溶胶总消光虽在部分年份仍有反弹上升的现象出现,但已有明显降低。然而,该地区细粒子消光在2000年—2012年期间则呈逐年增加的趋势,且其空间差异性也越加显著,细颗粒物污染仍需进一步控制。     

利用暗目标法从高分一号卫星16 m相机数据反演气溶胶光学厚度

针对高分一号卫星(GF-1)的16 m宽覆盖相机数据,探讨了暗目标法的应用。首先,利用地面观测的植被光谱数据,结合模拟计算,发现利用红蓝波段线性关系能更好地去除地表影响,而利用反演的气溶胶光学厚度AOD进行大气校正能很好地去除伪暗目标;然后,以天津地区和北京地区为试验区进行了反演试验。结果表明,利用本算法能较好地观测气溶胶分布,与地面观测结果均有较好的相关性(R0.8),但反演结果整体偏高,可能是云像元的影响。误差分析表明,整景图像采用统一的观测天顶角会带来较大误差,最大误差为0.3;绝对辐射定标精度在3%以下,反演精度能控制在10%,城市型气溶胶会对反演带来较大误差。     

珠江三角洲地区SO2浓度卫星遥感长时间序列监测

利用卫星OMI(Ozone Monitoring Instrument)数据获得的长时间序列SO₂浓度,分析广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO₂浓度的变化过程,以及亚运会举办期间珠江三角洲SO₂浓度分布状况。结果表明OMI能够反映近地表的SO₂浓度变化趋势,广州亚运会从申办到成功举办期间珠江三角洲地区近地面SO₂浓度表现出明显的季节变化,且亚运会期间该地区近地面SO₂浓度比以往年同期要低,说明珠江三角洲地区联动的空气质量保障措施明显降低了该地区近地面的SO₂浓度。     

日照时间的地形影响与空间尺度效应

在广泛总结前人研究的基础上,提出了一个改进的、基于DEM数据的、起伏地形条件下的日照时间计算模型,在以往计算模型的基础上引入地球曲率修正因子Q,提高了模型的计算精度。并在此基础上,计算了全国6个典型地貌类型区,在春秋分日、夏至日和冬至日,两个空间分辨率下(500m和1km)地面日照时间的空间分布。应用数理统计、数学模拟和比较分析的研究方法,对模型修正前后计算所得的地面日照时间数据进行了对比分析,并对所得地面日照时间从不同地貌类型和不同空间尺度两个方面进行了地形与空间尺度效应研究。阐明了区域日照时间随地形地貌和空间分辨率变化的规律,对应用中计算地面日照时间的DEM空间分辨率选择具有指导意义。     

环境与减灾小卫星高光谱成像仪陆地气溶胶光学厚度反演

环境与减灾小卫星高光谱成像仪是搭载在中国将于2007年发射的环境与减灾小卫星A星（HJ-1A）上的传感器之一，在0．45—0．95μm波段范围内设置了约135个通道，空间分辨率为100m，回访周期约为96h。本文根据传感器的参数设置，使用HYPERION数据仿真模拟了HJ-1A高光谱数据，探讨了它在陆地气溶胶光学厚度探测中的应用。文中使用浓密植被算法反演了模拟数据的气溶胶光学厚度。结果表明，HJ-1A高光谱成像仪能够很好地应用于陆地气溶胶光学厚度的反演。