面向高光谱大气臭氧传感器的多观测几何条件下紫外辐射模拟及对TOMS V8算法臭氧初值估算模型改进与评价

作     者：吕春光 王维和 杨文博 田庆久 卢山 陈赟 L Chun-guang;WANG Wei-he;YANG Wen-bo;TIAN Qing-jiu;LU Shan;CHEN Yun

作者机构：南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 南京大学江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210023 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081 国家卫星气象中心北京100081 上海航天控制技术研究所上海200233 上海市空间智能控制技术重点实验室上海200233 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2015年第35卷第11期

页      面：2979-2984页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0903[农学-农业资源与环境] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家科技重大专项(30-Y20A01-9003-12/13) 国家重点基础研究发展计划项目(2010CB951503)资助 

主　　题：臭氧总量 TOMS V8算法 地球紫外后向散射 太阳天顶角 观测天顶角 DU 

摘      要：新型高光谱大气臭氧传感器大多计划搭载地球静止轨道平台,其对大视场范围和时间范围内的臭氧总量提取提出了更高的需求。TOMS V8算法在低轨卫星大气臭氧传感器得到广泛的应用和发展,但其在大观测几何条件下的提取精度不足,因此如何提高TOMS算法在新型传感器上的提取精度是当前亟待解决的问题。利用MODTRAN大气辐射传输模型模拟了晴空场景TOMS算法标准廓线各观测几何条件下的地球紫外后向散射辐射,分析了各观测几何条件下后向散射辐射亮度与臭氧总量拟合模型,并根据模型拟合精度情况,得到了不同观测几何条件下后向散射辐射随臭氧总量的变化关系,提出了改进的臭氧总量初值估算模式。对改进模式与传统模式的臭氧总量初估结果表明,传统模式依赖于指数模型的拟合精度,而改进模式依赖于对数模型的拟合精度,指数模型和对数模型均表现出高的拟合精度,但对数模型的拟合精度比指数模型在整个臭氧浓度范围内平均高约0.9%。改进模式使臭氧总量初估的总体精度得到改善,RMSE降低约0.087%~0.537%,并且在较大观测几何和臭氧总量低值区（175~275DU）间则更加显著。在臭氧总量低值区间以及较大观测天顶角和太阳天顶角条件下,改进模式具有更高的估算精度和更大的适用范围。该改进的臭氧总量初值估算模式可为日后TOMS算法的更新提供支持和参考依据。