東中國海大氣氣溶膠模型和海水后向散射模型.pdf

1、東中國海以具有混濁沿岸水著稱,屬典型的二類水體。由于黃河、長江河水的入海,工業(yè)城市的沿海布局,使東中國海富集浮游植物、懸移質(zhì)和黃色物質(zhì):蒙古和中國北部沙漠地區(qū)黃沙和陸源煤煙隨大氣傳輸入侵,使東中國海和東亞海域的大氣氣溶膠呈現(xiàn)強吸收性。因此,國外提供的海色衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品諸如MERIS、MODIS在東中國海沿岸水域具有很大誤差;中國的在軌海色傳感器FY-3A/MERSI和HY-1B/COCTS實際上缺乏可靠的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。
　　 本文針對

2、歐空局Envisat/MERIS數(shù)據(jù),它是目前相對最佳的在軌海色傳感器,利用1998-2010年東中國海海洋光學(xué)和大氣光學(xué)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)集以及Mie散射和大氣一海洋輻射傳遞模擬計算軟件,對東中國海的大氣氣溶膠模型和海水后向散射模型進行了較深入的研究,它們是解決東中國海海色反演算法的關(guān)鍵問題。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.MERIS、MODIS大氣校正算法在東中國海的評估。
　　 評估結(jié)果表明:經(jīng)ESA大氣校正算法獲得的遙感

3、反射比Rrs(λ)在東中國海的印證平均相對誤差達71％,最大相對誤差高達300％。單次散射反照率SSA-(A)ngstr(o)m指數(shù)α分布圖被用于檢驗氣溶膠模型的粒徑分布和折射率特征,上述二者的氣溶膠模型均不能涵蓋東中國海的大氣氣溶膠特征。ESA大氣校正算法在東中國海的性能總體上優(yōu)于NASA SeaDAS6.1大氣校正算法。后者的(A)ngstr(o)m指數(shù)α在東中國海的性能優(yōu)于前者。
　　 2.東中國海大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)。

4、r>　　 根據(jù)各類氣溶膠光學(xué)厚度τa和(A)ngstr(o)m指數(shù)α的數(shù)值范圍,利用AERONET和SKYNET氣溶膠觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)庫19個東中國海岸站以及中國海洋大學(xué)海洋遙感研究所海洋光學(xué)數(shù)據(jù)庫ORSIO2DB6個航次620個站位的數(shù)據(jù),首次給出東中國海大氣氣溶膠τa-α分類分布圖,以及三種氣溶膠類型的粒徑分布和單次散射反照率光譜。東中國海大氣氣溶膠以海鹽(CM)、煤煙(BU)和黃沙(DD)共同作用的混合型為主導(dǎo);煤煙的作用大于黃沙;黃

5、沙的作用與區(qū)域和季節(jié)有關(guān);幾乎沒有海鹽作用為主的區(qū)域和季節(jié)。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,給出東中國海大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計參數(shù)。
　　 3.東中國海大氣氣溶膠模型及氣溶膠反射率查找表。
　　 利用氣溶膠粒徑分布和折射率現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及氣溶膠粒徑雙峰對數(shù)正態(tài)分布,首次給出東中國海大氣氣溶膠模型,包括粒徑分布模型參數(shù)表和折射率參數(shù)表。利用Mie散射計算軟件,由該氣溶膠模型計算氣溶膠光學(xué)性質(zhì)并與現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)比較,二者吻合;用另一組現(xiàn)場測

6、量數(shù)據(jù)作比較印證。利用德國柏林自由大學(xué)研發(fā)的MOMO大氣海洋輻射傳遞計算軟件,進一步給出適用于東中國海的大氣氣溶膠反射率查找表。
　　 4.東中國海海水后向散射模型
　　 利用中國海洋大學(xué)的ORSIO2DB數(shù)據(jù)庫東中國海6個航次575站位的數(shù)據(jù),選擇Doxaran et al.(2009)的海中懸浮粒子散射系數(shù)bp(λ)光譜模型,擬合獲得適用于東中國海的bp(λ)模型參數(shù)γ計算公式和平均值。Bp(λ)模型計算值與現(xiàn)場測量

7、值的相對誤差分別為4.76％和5.22％,均方根誤差RMSE為0.1117和0.1199?；贛orel的懸浮粒子后向散射系數(shù)bbp(λ)光譜模型,擬合給出適用于東中國海的懸浮粒子后向散射系數(shù)bbp(λ)光譜冪指數(shù)的計算公式和平均值。bbp(λ)模型計算值與現(xiàn)場測量值的相對誤差分別為5.22％和5.24％,RMSE均為0.0016。在此基礎(chǔ)上,給出東中國海bbp(λ)/bp(λ)的光譜模型。進一步利用同步測量的懸浮粒子濃度SPM數(shù)據(jù),給