大气水汽含量反演报告.ppt

1、大气水蒸气含量的定量反转、Company Logo、目录、1、大气水蒸气含量反转的意义2、现有的大气水蒸气含量研究方法的概要3、MODIS数据反转大气水蒸气4、MODIS图像近红外反转大气水蒸气5、MODIS 05大气可降水量产品的介绍、Company Logo等这个作用过程会增加其他温室气体(如二氧化碳)的温室效应。 受温室效应的影响地表和大气的温度上升，海洋表面蒸发更多的水蒸气。 同时，温度上升时大气饱和，水蒸气压、大气能够容纳的水蒸气量增大，这些水蒸气作为温室效应气体追加，提高温室效应，使大气整体变得更热。 Company Logo、大气水蒸气含量反演的意义、水蒸气是天气变化的主要动力因

2、素之一，因此水蒸气监测是大气遥感的主要目的。 同时，大气中水蒸气含量也是影响遥感应用的主要因素之一，特别是在地表温度反演、遥感影像大气校准中，由于水蒸气影响辐射传输，因此水蒸气数据也作为大气校准的输入，用于获取准确的地表残奥仪如陆地表面温度。Company Logo、目前大气水蒸气含量的研究方法概述、无线探测技术探测大气水蒸气含量的无线探测技术，即通过放射探测气球，收集相关温度、气压、湿度等气象因素，修正水蒸气含量。 但是，由于无线探测成本高，对地面观测站探测站的分布稀疏，而且一般每天早晚只进行两次探测，所以不能分辨水蒸气的时空变化，因此不能很好地监测大范围的天气变化(如雷雨和变化天气)。Co

3、mpany Logo、目前大气水蒸气含量的研究方法概述、GPS检测大气水蒸气含量GPS在传输信号时，地球大气的存在会对信号传输产生折射的影响。 用一定的观测方案和求解模型消除这种影响，GPS定位就能达到一定的精度。 另外，这种影响也可以作为未知量来求解。 GPS气象是在此基础上发展起来的。 用GPS检测大气水蒸气量根据接收器的位置分为地基和空基两种技术。Company Logo、目前大气水蒸气含量研究方法概述、太阳辐射修正反演大气水蒸气含量太阳辐射修正为便携式仪器，可利用其940nm水蒸气吸收通道测量大气柱水蒸气总量。 胡秀清、张玉香等利用MODTRAN3.7模式模拟太阳辐射校正940nm通道

4、透射率与水汽含量的关系常数，对气溶胶传播和分子散射进行总消光消除，获得水汽透射率，由透射率反转水汽含量。 Company Logo、卫星遥感使大气水蒸气反转，这些水蒸气检测手段有很多限制，如费用高、时空分辨率低、无法全天候观测等。 卫星技术的发展为检测大气水蒸气提供了新的手段。 Company Logo卫星遥感吸收大气水蒸气、大气水蒸气的作用机理：水蒸气是大气中的重要吸收成分，水分子呈非对称陀螺分子形状，由于正、负离子的重心不重叠，水分子为极性分子，具有强永久偶极矩。 水蒸气最强最宽的振动吸收带是以6.3m为中心的吸收带，其次分别是以2.74m和2.66m为中心的2个吸收带，另外，在近红外区域

5、有很多泛频率和合频率吸收带。Company Logo、卫星遥感反演大气水蒸气、Company Logo、MODIS数据反演大气水蒸气，而MODIS传感器介绍中分辨率图像校正测量仪(MODIS )是EOS系列卫星最主要的探测仪器， TERRA和AQUA卫星搭载的MODIS是现在的下一代“图像一体化”光学遥感设备，具有36个光谱通道，分布在0.414m的电磁波光谱范围内，地面分辨率为250m、500m、1000m，灰度量化等级为12bit，图幅在对地观测中，可以同时取得来自每秒6.1M比特的海陆表面的信息，也可以取得每天或每两天一次的全球观测数据。Company Logo、MODIS数据反转大气水

6、蒸气，窗分割法反转大气水(AVHRR传感器)的放射传递方程式为线性方程式，则大气水的含量与第4、第5通路的差成正比：式中，PW是指大气水的含量，a、b是常数MODIS数据反转大气水蒸气含量，分散比反转算法(AVHRR传感器):Keespies和Mcmillin首先提出了基于第4、5通道两个像素之间的亮度温度比与辐射传输的相关性对大气水进行反转MODIS数据反演大气水蒸气，回归斜率法：回归斜率法作为大气水函数，是两个通道明温变化的比率。 在大气干燥的情况下，第四、五通道具有几乎相同的温度，回归梯度几乎为1大气湿度增加，对第五通道的影响越来越明显，两通道之间的差也变得更大。Company Logo

7、、MODIS数据近红外带反转大气水蒸气，2、5通道为大气窗，17、18、19通道为水蒸气吸收带。Company Logo、MODIS数据近红外频带反转大气水蒸气，反转原理：在近红外频带附近，卫星传感器以波长接收到的辐射量可以表示为Lsensor()Lsun()()() Lpath ()、的近红外频带(气溶胶传播的光学厚度小，其因此，测试(1)将Lsensor()Lsun () ()、(2)、Company Logo、MODIS数据的近红外频带进行大气水蒸气反转，将近红外频带的反射率定义为* ()。 (4)典型地物大部分在1m附近地表反射线性变化，因此在大气窗透射率等于1的假设条件下，水蒸气吸收

8、通道的透射率可以用水蒸气吸收通道和大气窗通道的反射率比来修正。Company Logo、MODIS数据近红外频带反转大气水蒸气、典型地物频谱、Company Logo、MODIS数据近红外频带反转大气水蒸气，由上图可知，主要地表类型在1um附近的反射率大致线性变化。 于是，地表的反射率可以根据(i)=ai b、(5)辐射传递方程式合理地假定： *(2)=(2)*(5)=(5)*(5)*。 首先，假设(2)=(5)=1，然后可以解方程组(6) :通过(k)=*(k)/(mk*(2) nk*(5)，和(5) mk=(k-5)/(2-5): nk=(2-k)/(2-5) :校正计算，获得17、18和

9、19个频带的透射率。Company Logo、MODIS数据近红外波段反演大气水蒸气、单通道水蒸气含量计算：就透过率和水蒸气含量的关系，Kaufman和Gao Bo-Cai利用LOWTRA计算两者的关系曲线：Company Logo、MODIS数据近Company Logo、MODIS数据近红外区域反转大气水蒸气，水蒸气含量加权平均不同的水蒸气吸收通道对水蒸气变化有不同的灵敏度，反转结果也不同。 第17通道位于水蒸气弱吸收区，有利于湿润地区水蒸气反演的18通道适用于干燥环境下对水蒸气最敏感的19通道复合型地表环境。 如果只在单个通道中反转，结果必然不准确。因此，不同通道的水蒸气反转结果可以基于

10、其敏感系数进行加权平均，获得的结果更加接近现实。 在相同大气条件下，平均水蒸气可由下式修正：公司记录、模态数据近红外带反转大气水蒸气、水蒸气含量的加权平均中，f17、f18、f19分别为17、18、19通道的加权函数。 这里是模拟中最大和最小的水蒸气值的差，即与各波段对应的透过率的差。Company Logo、MODIS 05大气降水量产品介绍、MODIS水蒸气总量产品在业务上被称为大气降水量。 MODIS近红外水蒸气总量产品是利用近红外940nm水蒸气吸收路径反转的晴天区的大气柱水蒸气总量。 白天的近红外算法应用于全世界晴朗的天空陆地、陆地和海洋上空。 在晴朗的天空海洋区域，水蒸气总量的修正

11、只能在火炬区域进行。Company Logo、MODIS 05大气降水量产品介绍，MODIS水蒸气产品包括5min级产品和日、旬、月产品。 5min段的产品是将MODIS近红外水蒸气吸收通道和附近的窗口通道的数据反转而得到的水蒸气产品，输入MODIS-L1的5min段的数据，输出与5min段的大气水相对应的产品。 产品的空间分辨率与MODIS-L1产品相符，显示地理纬度和质量信息，但不进行投影转换。Company Logo、MODIS 05大气降水量产品介绍，日本产品以5min段陆上大气水产品为基础，经轨道拼图和投影处理，生成等纬度的大气水日产品。 MODIS日大气水产品包括全球和中国地区产品。 全球产品的空间分辨率为0.050.05，网格点数为7 2003 600中国地区产品的空间分辨率保持原来的分辨率为0.010.01，网格点数为70005 000，纬度和经度范围为555N，70140E。公司日志、MODIS 05大气可降水量产品介绍、旬、月产品以陆上大气水日产品为输入，生成旬或月平均水蒸气总量。 这两种产品全球复盖，空间分辨率为0.050.05，网格点数为72003 600。Company Log