基于衛(wèi)星遙感與地基激光雷達的陸地上空氣溶膠聯(lián)合探測.pdf

1、日益嚴峻的大氣環(huán)境污染威脅著人類的健康，大氣氣溶膠不僅對氣候變化、云的形成、能見度的改變、大氣微量成分的循環(huán)及人類健康有著重要影響，氣溶膠還與其它環(huán)境問題密切相關，如臭氧層的破壞、酸雨的形成、煙霧事件的發(fā)生等，監(jiān)測并研究大氣氣溶膠已成為環(huán)境領域的重要研究方向。此外，云作為氣溶膠的一種，在氣候變化中也起重要的影響作用，云的種類、高度、結構和位置等信息直接影響地球輻射收支平衡。因此，對云相關特性的研究也是大氣環(huán)境研究領域的主要課題。

2、 在眾多類型的監(jiān)測技術中，衛(wèi)星遙感可以提供廣闊背景上的有關地表反射率與氣溶膠區(qū)域分布的信息，是唯一實現(xiàn)全球氣溶膠監(jiān)測的手段，在定量研究大氣氣溶膠在全球范圍內的時空變化特征與演變規(guī)律上有其它遙感儀器無法比擬的優(yōu)勢，基于米散射原理的地基激光雷達可以彌補衛(wèi)星遙感無法實現(xiàn)大氣氣溶膠垂直分布探測的不足，同時為衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提供有效的校驗。本論文的主要工作有： 1.分析了地表鄰近像元對衛(wèi)星傳感器接受到的目標反射信號的影響，表明即使在單一散射近

3、似下，反演陸地非均一地表反射率時，除去地表鄰近像元影響的必要性。 2.對ASTER和landsat/TM的日本千葉地區(qū)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行輻射率定標，然后通過三步校正法對其進行大氣和地表鄰近像元影響校正，從而精確地反演了其地表反射率。 3.使用Modtran進行模擬分析，并構建地表反射率和氣溶膠光學厚度關系的二維直方圖，根據(jù)已經反演出的日本千葉地區(qū)地表反射率，計算得到該地區(qū)上空氣溶膠光學厚度分布。 4.利用激光雷達于20

4、04年夏季在西藏那曲和北京郊區(qū)測量并分析了大氣氣溶膠的分布特性；給出了兩測量站點上空大氣對流層氣溶膠消光系數(shù)的垂直分布，并據(jù)此確定了那曲地區(qū)的大氣邊界層高度。 5.針對中緯度陸地上空的具體特點，以NOAA16-AVHRR數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用分裂窗法，反演得到云類型信息，然后，對照大氣垂直溫度圖所表示的大氣溫度隨高度的變化關系，分析11μm通道亮溫圖，從中反演出中緯度陸地上空的云頂高度信息，最后為了驗證該方法的有效性，將這些結果與激

5、光雷達系統(tǒng)的同步雙點觀測結果進行對比。 論文的主要創(chuàng)新點和特色有： 1.本文通過采用三步校正法對千葉地區(qū)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行大氣校正與地表鄰近像元校正，消除了地表鄰近像元對地表目標像元反射率反演的影響，精確地反演出該地區(qū)的地表反射率。 2.為了降低氣溶膠模式選擇對反演氣溶膠光學厚度的影響，把在潔凈天反演的地表反射率應用于反演同一季節(jié)中非潔凈天的氣溶膠光學厚度分布，減小了氣溶膠模式選擇的影響，甚至在缺少太陽輻射計數(shù)據(jù)時，