星載激光雷達在基于MODIS海霧檢測中的應用.pdf

1、衛(wèi)星遙感是目前對海霧進行檢測的有效技術手段，但是由于海上觀測資料稀少，難以獲得更多確認數(shù)據(jù)進行進一步的驗證和改進。星載激光雷達CALIOP能夠以30m的垂直分辨率晝夜對星下點的大氣垂直結構進行探測，所以根據(jù)CALIOP數(shù)據(jù)可以確認大量的海霧等目標物作為樣本。本文通過采用CALIOP觀測數(shù)據(jù)和與之同步匹配的Aqua-MODIS數(shù)據(jù)獲得了大量樣本的光譜特性，并據(jù)此得到用于海霧檢測的閾值范圍。同時，還使用CALIOP數(shù)據(jù)對海霧能見度等特征量的

2、反演以及MODIS用于海霧檢測的海域適用性做了分析。
　　本文首先利用CALIOP高垂直分辨率的優(yōu)勢，在CALIPSO星下點分別確認了1146個白天海霧樣本和1085個夜間海霧樣本，以及大量的非海霧樣本，然后對這些樣本在Aqua-MODIS不同通道的光譜特性進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結果表明：
　?。?）白天，在通道1，95％的晴空海表反照率小于0.15，80%的海霧反照率集中在0.10到0.50之間，低云反照率集中在0.3到0.7

3、0之間且65%大于0.50，95%的中高層云反照率集中在0.5到0.9之間；在通道2，晴空海表的反照率大多數(shù)都小于0.1，海霧、低云和中高層云的反照率與在通道1相似；95%的晴空海表在通道19與通道18的反照率差異小于0.015，海霧、低云和中高層云在通道19與通道18的反照率差異集中在0到0.015之間；晴空海表、海霧、低云區(qū)域在通道26的反照率集中在小于0.02的范圍內，大多數(shù)中高層云的反照率大于0.02。
　?。?）夜間，晴

4、空海表和中高層云的在通道31和通道20的亮溫差異明顯不同于海霧和低云，晴空海表和中高層云大多數(shù)小于1K，而80%以上海霧的差異大于1K,70%以上的低云的差異大于1K；中高層云在通道31和通道28的亮溫差異分布雖然與晴空海表、海霧、低云在通道31和通道28的亮溫差異分布都有很大交疊，但是中高層云在通道31和通道28的亮溫差異在2K左右時出現(xiàn)的概率最大，明顯不同于晴空海表、海霧和低云。
　　根據(jù)光譜統(tǒng)計結果，本文設定用于MODIS海

5、霧檢測的閾值，然后分別使用該閾值和前人設定閾值對兩次白天海霧進行了檢測，結果表明本文所設定的閾值能夠更加全面的檢測出海霧區(qū)域。為了進一步檢驗該閾值的準確性，使用該閾值對發(fā)生在黃海的多次海霧進行了檢測，檢測結果都得到了CALIOP觀測數(shù)據(jù)、地面探空站數(shù)據(jù)以及船測數(shù)據(jù)的驗證。
　　本文使用CALIOP數(shù)據(jù)對海霧的幾何厚度和光學厚度的關系進行了驗證，發(fā)現(xiàn)使用CALIOP數(shù)據(jù)獲得的海霧厚度與使用MODIS數(shù)據(jù)提供的云層光學厚度反演得到的海

6、霧厚度基本一致，并據(jù)此反演得到了海霧的能見度。
　　同時，為了分析MODIS在海霧檢測當中的適用性，本文使用CALIOP云產(chǎn)品數(shù)據(jù)對中國海及其周邊海域的云層分布做了統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)，在黃海海域出現(xiàn)兩層及兩層以上的云概率小于0.2，這說明使用MODIS檢測海霧適用于該海域。
　　根據(jù)本文所做的分析,利用CALIOP高垂直分辨率的優(yōu)勢,CALIOP數(shù)據(jù)可以很好地應用于MODIS海霧檢測方法的檢驗和改進以及海霧特征量的反演。