考虑气溶胶和高空薄云影响的地表温度遥感反演方法研究

国内外学者应用热红外多光谱遥感数据反演地表温度的研究，经过数十年努力，已取得可喜进展，建立了较成熟的算法，反演精度得以不断提高。但遗憾的是，至今发展出的所有地表温度遥感反演模型均立足于大气中气溶胶含量恒定的假设。这种不考虑气溶胶和高空薄云影响的反演模型严重限制了地表温度反演精度的进一步提高。本申请针对前人研究中存在的缺陷，聚焦于不同气溶胶类型和含量的变化以及高空薄云的存在对地表温度反演模型的影响研究，在分析地表温度反演模型敏感性的基础上，建立考虑气溶胶和高空薄云影响的多光谱地表温度反演模型，并分别在具有不同大气状况和下垫面类型的内蒙古锡林郭勒大草原、河北怀来试验站以及山东禹城试验站开展野外卫星同步观测试验，切实改进和完善现有热红外多光谱地表温度反演方法，提高反演精度，为全球数值气候模型和全球气候变化等研究提供精确可靠的地表温度数据。

国内外学者应用热红外多光谱遥感数据反演地表温度的研究，经过数十年努力，已取得可喜进展，建立了较成熟的算法，反演精度得以不断提高。但遗憾的是，至今发展出的所有地表温度遥感反演模型均立足于大气中气溶胶含量恒定的假设。这种不考虑气溶胶和高空薄云影响的反演模型严重限制了地表温度反演精度的进一步提高。本项目针对目前国际上已有的热红外地表温度反演模型不考虑气溶胶和高空薄云影响的问题展开研究，在分析不同气溶胶类型和含量的变化对地表温度反演精度影响的基础上，建立了针对沙尘气溶胶对地表温度反演误差的改正模型，即利用沙尘气溶胶光学厚度改正由于气溶胶影响造成的地表温度反演误差，从而减少气溶胶条件下地表温度反演的不确定性，验证结果表明，可提高GSW算法在沙尘气溶胶天气条件下的反演精度至少1 K。此外，针对高空薄云对地表温度反演的影响问题，项目分别建立了夜间高空薄云情况下中红外与热红外结合的三通道地表温度反演模型和白天高空薄云情况下热红外双通道地表温度反演误差的改正模型。验证结果表明，高空薄云情况下地表温度的反演精度可提高8 K左右。项目共发表科技论文17篇，其中SCI论文8篇，EI论文5篇。本项目所取得的研究成果将为气溶胶和高空薄云情况下地表温度的高精度遥感反演提供技术支持，对研究地表能量平衡和全球气候变化等研究具有重要意义。