基于多波段氣溶膠光學厚度的氣溶膠類型快速確定方法研究.pdf

1、大氣氣溶膠在地球輻射收支平衡、氣候變化、空氣質量以及定量遙感等諸多方面都有重要影響。氣溶膠類型確定對于氣溶膠光學特性研究特別是氣溶膠光學厚度高精度遙感反演具有重要的意義。針對傳統氣溶膠類型確定方法的局限性以及當前氣溶膠類型確定存在的困難，提出一種使用多波段氣溶膠光學厚度數據確定氣溶膠類型的方法。使用440納米、670納米、870納米及1020納米4個波段的氣溶膠光學厚度，確定沙塵性、水溶性和煤煙三種氣溶膠粒子的數量和容積百分比，即確定氣

2、溶膠類型。主要的研究工作包括以下幾個方面：
　?。?）氣溶膠類型確定的原理和方法研究?；贛ie散射理論和氣溶膠的物理與光學特性分析確定尺度分布、消光效率因子等參數；根據氣溶膠光學厚度的表達式分析不同類型氣溶膠粒子數量與多波段光學厚度之間的關系，確定氣溶膠類型確定的基本原理。選擇440nm、670nm、870nm及1020nm4個波段的氣溶膠光學厚度，開展氣溶膠類型確定研究，即確定出沙塵性、水溶性和煤煙三種氣溶膠粒子的數量；引入氣

3、溶膠粒子總數和每種粒子占總數的比例，并引入每個波段光學厚度占四個波段光學厚度總和的比例，通過公式推導確定二者之間的對應關系；基于對應關系，通過正向模擬構建二者之間的查找表實現氣溶膠類型確定算法。同時，研究由粒子數量到容積百分比的轉化計算，實現算法在輻射傳輸計算中的應用。
　?。?）從計算結果在輻射傳輸計算中應用的角度對氣溶膠類型查找表構建進行研究。根據氣溶膠粒子數量比例和容積百分比之間的轉化關系，研究數量比例誤差對容積百分比的影響

4、；根據容積百分比應用到輻射傳輸計算的誤差要求，設置相關約束條件進而確定數量比例的取值范圍、區間分割以及步長，考慮到了不同組合的氣溶膠類型；根據不同氣溶膠類型組合，計算對應多波段氣溶膠光學厚度，完成查找表構建。在保證一定精度的前提下簡化查找表，以提高查找效率和計算速度。
　?。?）為驗證該方法的有效性，使用模擬的多波段氣溶膠光學厚度數據，開展了氣溶膠類型確定的精度驗證、穩定性分析和誤差分析實驗研究并進行分析。設計精度驗證實驗，結果中