基于经验正交函数的气溶胶光学参数多角度偏振遥感反演研究

The acquisition of new aerosol optical parameters can provide an important basic data set for atmospheric environment research. Multi-angle polarization remote sensing can theoretically acquire more aerosol parameters. Therefore, it is important to develop aerosol retrieval algorithm for multi-angle polarization remote sensing. This project combines the current international frontiers to study the problems existing in the current algorithm for aerosol retrieval based on multi-angle polarization and intensity observations. By introducing the empirical orthogonal function, the surface polarization radiation information is extracted based on the observation data of the multi-angle polarization sensor itself, and the problem of the estimation of surface polarized reflectance in the polarized aerosol remote sensing is solved to obtain the fine-mode aerosol optical depth more accurately; based on the existing research, the retrieval algorithm of the total aerosol optical depth is improved by introducing the surface type database and the sub-regional aerosol model, and finally the retrieval precision of the aerosol fine-mode fraction is improved. The research results of this project can provide support for the aerosol retrieval algorithm of multi-angle polarization sensor, and obtain the high-precision aerosol optical parameter data set of long-term sequence in China, which provides key basic data for regional atmospheric environment research in China.

气溶胶光学参数的获取能够为大气环境研究提供重要基础数据集，多角度偏振遥感在理论上能够准确获取更多的气溶胶参数，因此发展多角度偏振遥感的气溶胶反演算法具有重要的现实意义。本项目基于已有的研究基础，针对目前多角度偏振遥感反演气溶胶算法存在的问题进行研究。主要通过引入经验正交函数这一工具，基于多角度偏振传感器本身的观测数据提取地表偏振辐射信息，解决气溶胶偏振遥感反演中“地气解耦”的问题，以更为精确地获取气溶胶细粒子光学厚度(AODf)；通过引入地表类型数据库和分区域气溶胶模型，对现有气溶胶总光学厚度(AODt)的反演算法进行改进，最终提高气溶胶细粒子比(FMF)的反演精度。本项目的研究成果可为多角度偏振传感器的气溶胶反演算法提供支撑，同时可获得我国长时间序列的高精度气溶胶光学参数数据集，为中国区域大气环境研究提供关键基础资料。

气溶胶光学参数的获取能够为大气环境研究提供重要基础数据集，多角度偏振遥感在理论上能够准确获取更多的气溶胶参数，因此发展多角度偏振遥感的气溶胶反演算法具有重要的现实意义。本项目针对目前多角度偏振遥感反演气溶胶算法存在的问题进行研究，开展了基于经验正交函数的地表偏振反射率、地表标量反射率估算，结合辐射传输模型建立查找表，完成了包括气溶胶总光学厚度、气溶胶细模态光学厚度、气溶胶细模态比例在POLDER-3、高分五号DPC传感器上的反演工作。相关气溶胶光学参数的反演结果与地基观测结果相比具有较高一致性，相比现有MODIS、GRASP的气溶胶细模态比例产品提升了精度。构建了2005-2013年中国陆地上空长时间序列的高精度气溶胶光学参数数据集，该结果为中国区域大气环境研究提供关键基础资料。本研究产生了的气溶胶反演算法，也可为我国未来多角度偏振卫星的产品生产提供理论基础。