北京城市下垫面大气CO2反演算法

作者：吴浩; 王先华^*; 叶函函; 蒋芸; 段锋华; 吕松

来源：遥感学报, 2019, 23(06): 1223-1231.

• 高分五号
• GMI
• CO2反演
• BRDF
• 气溶胶

大气温室气体监测仪GMI(Greenhouse gases Monitor Instrument)是高分五号(GF-5)卫星载荷之一,主要用于全球温室气体含量监测和碳循环研究。高精度反演是卫星大气CO2遥感的基本需求。地表反射率影响卫星遥感辐射量及辐射传输过程中的地气耦合过程,严重制约着CO2的反演精度,针对GMI开发高精度的大气CO2反演算法,地表反射是一个需要重点考虑的因素。城市是CO2重要的发射源,且城市下垫面存在明显的二向反射特性,加上城市大气条件不良,复杂的地气耦合效应存在这都考验反演算法的准确性和鲁棒性。本文针对北京城市地区,利用2011年—2016年共5年的MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表二向反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)数据,构建了适合利用单次观测数据反演的BRDF模型,并提出一种同时反演地表BRDF参数和大气CO2含量的算法。结果表明在550 nm波长处气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)小于0.4时,大部分GMI模拟数据的反演误差控制在0.5%(～2 ppm)内。利用GOSAT(Greenhouse gases Observing SATellite)实测数据的反演结果与修正后的日本国立环境研究所NIES(National Institute for Environmental Studies)反演结果进行对比,其平均误差为1.25 ppm,相关性达到0.85。本算法满足GMI数据在北京城市区域高精度CO2反演的需求,并使得反演高值气溶胶区域数据成为可能,增加了GMI观测数据的利用率。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学院，安徽光学精密机械研究所