GMS5卫星遥感气溶胶光学厚度的试验研究_毛节泰.pdf

第 59 卷 第 3 期 气　象　学　报 V o l. 59, N o. 3 200 1 年 6 月 A CTA M ET EOROLO G ICA S IN ICA J un. , 200 1 GM S5 卫星遥感气溶胶光学厚度的试验研究 毛节泰　刘　莉　张军华 (北京大学地球物理系, L SSR , 北京, 10087 1) 摘　　要 通过模拟 GM S5 卫星可见光通道的表观反射率R 对不同大气气溶胶模型、不同下垫面 反射率以及不同气溶胶光学厚度的敏感性, 对利用 GM S5 卫星资料反演湖面上空气溶胶的 可行性进行了分析, 并结合地面多波段太阳光度计观测数据, 反演了巢湖上空大气气溶胶光 学厚度。结果表明, 反演所得 0. 5336 m 气溶胶光学厚度强烈依赖于湖面反射率的选取, 通过 选取合适的湖面反射率, 卫星反演的气溶胶光学厚度和地面光度计遥感的月均值相对误差不 超过 30% 。 关键词: 卫星表观反射率, 下垫面反射率, 气溶胶光学厚度。 1　引　言 大气气溶胶光学厚度是表征大气光学的一个重要物理量, 它对评价大气环境污染, 研 究气溶胶的辐射气候效应, 以及空间遥感的大气订正等都具有十分重要的意义。 气溶胶粒子的探测手段主要有两种, 一是直接测量, 二为遥感测量, 其中遥感又分为 主动遥感和被动遥感。卫星被动遥感气溶胶开始于 20 世纪 70 年代中期, 目前主要局限于 洋面上空气溶胶粒子的探测, 原因主要是在可见光和近红外波段洋面近似为均匀稳定的 黑体, 卫星接收到的辐射基本上是大气分子和气溶胶的后向散射。 随着未来多角度、多波段、多偏振分量遥感气溶胶的卫星探测器投入使用[ 1～ 3 ] , 如 Sea , , , W iF S SeaStar N A SA M OD IS EO S N A SA M ISR EO S N A SA M ER IS EN V ISA T , 等, 卫星遥感气溶胶可以从洋面扩展到陆面, 这对研究全 E SA GL I A D EO S N A SDA 球上空气溶胶的特性将是一次质的飞跃。 [4 ] 而 目前全球气溶胶资料, 特别是陆面上空的资料依然十分匮乏 。为了得到中国地区 大气气溶胶光学厚度的分布, 计划在全国选定 25 个湖, 利用湖水水面反射率比较均匀稳 定的特性反演大气气溶胶光学厚度, 而后内插到全国。同时在北京密云水库、安徽巢湖、广 东新丰江水库、西藏那木错湖和青海湖旁边布置了5 台多波段太阳光度计, 利用地面观测 值订正卫星反演结果。 初稿时间: 1999 年 7 月 22 日; 修改稿时间: 2000 年 3 月 6 日。 　资助课题: 国家自然科学基金资助项 3 期　　　　　　　　毛节泰等: GM S5 卫星遥感气溶胶光学厚度的试验研究 353 本文利用 GM S5 卫星观测资料结合巢湖地面多波段太阳光度计观测数据进行了卫 星遥感气溶胶光学厚度的试验研究, 检验把这种方法推广到其他 24 个湖的可行性。 2　大气气溶胶卫星遥感 卫星观测到的表观反射率R M EA S 可以由下式表示: R = f ( , R ) = L ( ; , ; , ) F ( 1) M EA S 0