静止气象卫星夜间沙尘遥感监测方法研究

Using geostationary meteorological satellite dynamically monitor nighttime dust is a new research area. To solve the many problems of dust remote sensing at night, this project develops a new infrared multi channels joint monitoring method based on the European Meteosat Second Generation (MSG) Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) observations. Firstly, in order to providing theoretical basis for nighttime dust monitoring, the spectral signature variation of infrared sensor channels under the condition of dust are investigated. Secondly, this study focuses on the identification of dust spatial distribution, and looking forward to resolve the complex issues of distinction between the nighttime dust and the environment. At last, the new method of quantitative retrieval of nighttime dust is studied based on the observations of SEVIRI multi infrared channels, which intends to promote the accuracy of nighttime dust retrieval. In general, all the above three contents closely around the work of nighttime dust monitoring constitute as an organic whole, which provides a new idea for the nighttime dust remote sensing.

利用静止气象卫星动态监测夜间沙尘活动是一个新的研究方向，针对当前夜间沙尘遥感监测中存在的诸多困难，本项目以欧洲在轨运行第二代静止气象卫星MSG SEVIRI观测数据为例，提出面向夜间的红外多通道联合沙尘监测理论与方法。首先，着手于沙尘红外光谱特征的研究，旨在揭示沙尘大气条件下传感器各红外通道的光谱变化信息，为夜间沙尘活动的监测奠定理论基础；然后，聚焦于沙尘空间分布信息的精准提取研究，期望可以解决夜间沙尘目标与周围环境难以进行有效区分的复杂问题；最后，开展基于静止气象卫星的红外多通道联合沙尘参数反演模型研究，探索能够提高夜间沙尘定量遥感反演精度的新方法。总体而言，上述三方面研究内容紧密围绕夜间沙尘天气监测中亟需解决的科学问题，形成一个系统的有机整体，为静止气象卫星夜间沙尘遥感监测提供了一种新思路。

近年来，受气候变化和人类对土地过度开发使用的影响，干旱以及半干旱地区的荒漠化日趋严重，沙尘天气发生的频率也越来越多，因此，有必要对沙尘活动的时空分布格局及其对人们赖以生存环境造成的危害和影响展开研究。随着卫星遥感技术的发展，如今的对地遥感观测系统已经能够提供各种尺度的连续观测，这为深入研究沙尘活动的时空演变规律提供了可能。相比较于极轨卫星而言，静止气象卫星与地球保持同步运行，可实现对同一地区的每天连续观测，非常适合于监测整个沙尘活动的完整过程。本项目基于静止气象卫星，提出面向夜间的红外多通道联合沙尘监测理论与方法。项目首先通过对沙尘红外光谱特征的正向模拟研究，分析、探明了沙尘大气条件下传感器各红外通道的光谱变化情况；在此基础之上，通过构建时间序列晴空背景场，本项目成功建立了既可以用于白天又可用于晚上的新型沙尘遥感监测方法；最后，通过耦合沙尘粒子辐射散射模型，成功反演出了沙尘目标的光学厚度、高度信息，今后可用于对我国西北干旱半干旱地区的沙尘天气监测。本项目以第一资助发表SCI论文5篇，以第二资助发表SCI论文1篇。