FY-3E红外高光谱大气探测仪光谱资料精度评估

作者：廖翼; 官莉

来源：地球物理学进展, 2022, 1-11.

• 红外高光谱大气垂直探测仪二型
• 星下点交叉对比
• 红外高光谱
• 偏差
• 精度评估

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射，其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ（Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ）作为FY-3D HIRAS的延续，仪器指标在各方面都有大幅提升，因此在轨评估对检验仪器光谱资料质量至关重要。本文基于星下点交叉对比SNO（Simultaneous Nadir Overpass）方法，将FY-3E HIRAS-Ⅱ和FY-3D HIRAS的观测资料分别与国际公认精度较高的Metop-B IASI（Meteorological Operational-B the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer）观测资料做匹配，经过时间、空间、观测几何和光谱匹配后得到SNO匹配对，通过计算亮温平均偏差和偏差标准差，并分析平均偏差与匹配对平均亮温的散点分布关系，评估FY-3E HIRAS-Ⅱ光谱资料的精度。结果表明：长波红外波段中，HIRAS-Ⅱ/IASI的大多数通道在两极的偏差绝对值低于0.5 K，在650～700 ■强■吸收波段内HIRAS-Ⅱ观测质量有所提高，HIRAS-Ⅱ在南极地区的标准差低于HIRAS。中波红外波段中，HIRAS-Ⅱ与HIRAS重叠的水汽吸收带波段内偏差标准差均小于1 K，在HIRAS-Ⅱ新增的水汽吸收波段内，标准差随波数增加略微增加。短波红外波段中，HIRAS-Ⅱ新增的波段标准差在1 K左右，个别通道的偏差与标准差出现异常增大。在2250～2380 ■波段内HIRAS-Ⅱ/IASI与HIRAS/IASI的偏差和标准差增大，其原因是高层大气受非局地热力平衡NLTE（Non-Local Thermodynamic Equilibrium）效应的影响，HIRAS-Ⅱ所受影响小于HIRAS。由于HIRAS-Ⅱ载于晨昏轨道卫星，观测过程中太阳对其影响很小，IASI与HIRAS则受太阳辐射影响，因此在大于2400 ■波数的波段HIRAS-Ⅱ与IASI偏差较大，且当观测亮温高于245 K时，HIRAS-Ⅱ/IASI的平均偏差与平均亮温呈线性升高趋势。

• 单位
  南京信息工程大学; 气象灾害教育部重点实验室