基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析.pdfVIP

第16卷 第3 期 Vol. 16, No.3 2014 年5 月 May, 2014 基于RTTOV 模式的大气二氧化碳反演 参数敏感性分析 * 李镜尧，施润和 ，殷瑞娟 （华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室，华东师范大学环境遥感与数据同化联合实验室，上海 200241） 摘要：大气二氧化碳是开展全球气候变化和碳循环研究的关键数据。卫星遥感技术与模式模拟相结合的反演方法 已成为获取该数据的重要手段，但模式输入参数本身的误差会对大气二氧化碳反演精度产生影响，须在反演算法 设计中加以关注。本文利用RTTOV 10快速辐射传输模式模拟Aqua/AIRS 红外探测仪17个大气二氧化碳反演通 道，计算了这些通道上大气顶出射辐射对温度廓线、臭氧廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率的参数误差的不 确定性，并与二氧化碳增加0.5%时造成的不确定性进行对比，分析二氧化碳对上述参数误差的敏感性。结果表 明，温度廓线误差是干扰AIRS 大气二氧化碳反演的主要因素，其次是臭氧廓线误差，而水汽廓线、地表温度和地表 发射率的误差对二氧化碳反演的影响在除去个别通道后可忽略不计。最后，本文以通道为单位，确定了各通道上 的高敏感参数、敏感参数和不敏感参数，为二氧化碳反演通道的选择和反演算法的设计提供了参考。 关键词：二氧化碳；反演；敏感性分析；RTTOV DOI ：10.3724/SP.J. 1047.2014.00443 [5] 1 引言 cy ，JMA ）共同维护 ，但其监测站点在全球的空间 分布仍然较稀疏，缺乏海洋、沙漠及极地资料，无法 2007 年第四次政府间气候变化专门委员会 满足全球动态监测的需要。而高光谱卫星遥感技 （IPCC）评估报告指出，自工业革命以来，由于大量化 术能够提供全球范围的高精度的实时的资料，是监 石燃料的燃烧和土地利用变化等原因，全球大气二氧 测全球大气参数及环境变化的重要手段。一些国 化碳含量上涨了约三分之一，其辐射强迫达到1.66± 家已经发射了一系列高光谱红外探测仪（如SCIA- 2 0.17W/m ，占所有长寿命温室气体辐射强迫的63% ； MACHY 、IASI 、AIRS 、GOSAT 等），并实现了全球范 [6] 而全球海陆表面温度也在近半世纪以来上升了大约 围温室气体的有效观测 。 [1] 半度 。大量证据表明，大气二氧化碳作为主要的温 辐射传输模式（Radiative Transfer Model, RTM） 室气体之一，与全球气候变暖有着十分密切的关系 是利用卫星资料反演大气二氧化碳的重要组成部 [2-4] 。探究大气二氧化碳与气候变化的关系，需要借助 分。使用辐射传输模式对大气辐射传输过程进行前 高精度长时间序列的全球大气二氧化碳浓度数据。 向模拟时，需要输入各种大气状态参数与地表参数， 当前，大气二氧化碳数据获取手段主要有2 种， 而这些参数本身也存在着一定的误差，可能导致模式 即地面站点监测和卫星遥感反演。地面站点监测 输出的大气顶出射辐射值偏离卫星观测结果，进而影