卫星遥感中不同偏振量对气溶胶反演的影响分析

作者：郑逢勋; 朱家乙; 侯伟真; 李正强^*

来源：光谱学与光谱分析, 2021, 41(07): 2212-2218.

• 高分五号
• 偏振遥感
• 气溶胶
• 信息量分析
• 最优估计反演

偏振探测是提高气溶胶卫星遥感能力的重要途径。作为目前全球重要的偏振数据源,我国高分五号卫星搭载的多角度偏振探测仪(DPC)能够测量不同的偏振量,包括Stokes矢量偏振分量、偏振辐亮度(Lp)和线偏振度(DOLP)。各偏振量所包含的有效信息和测量误差不同,进而影响气溶胶参数的反演精度。针对此,在最优估计反演框架下,利用信号自由度(DFS)和后验误差定量化分析了各偏振量对气溶胶参数反演的影响,为后续DPC气溶胶算法开发提供参考。研究结果表明:Stokes矢量包含的信息量最高,其次是线偏振度和偏振辐亮度,相应的气溶胶总DFS分别为7.5, 6.1和5.2;采用不包含偏振方向信息的LP反演时,复折射指数虚部和粒子谱有效方差的信息量比采用Stokes矢量和DOLP反演时显著下降,表明这两个参数对偏振方向和测量误差敏感,增加偏振方向信息和降低测量误差能够有效提高这两个参数的可反演性;偏振方向的探测对提高气溶胶遥感能力有重要价值,采用LP和DOLP反演时,气溶胶各参数的后验误差比采用Stokes矢量反演分别增加67.6%和65.5%,其中细模态体积柱浓度和粒子谱有效半径受到的影响最大;在全部气溶胶参数中,复折射指数实部后验误差最小,虚部的反演不确定性最大。总体来说,细模态气溶胶的三个参数(体积柱浓度、复折射指数实部和粒子谱分布有效半径)在三种偏振量反演情况下平均DFS均大于0.85,能够较好的通过DPC观测反演得到,而粗模态气溶胶反演与气溶胶类型有关,参数反演不确定性较大。

• 单位
  河南科技大学; 江苏北方湖光光电有限公司; 中国科学院