搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

气溶胶对大气CO2短波红外遥感探测影响的模拟分析

王倩 毕研盟 杨忠东

气溶胶对大气CO2短波红外遥感探测影响的模拟分析

王倩, 毕研盟, 杨忠东
PDF
导出引用
导出核心图
  • 气溶胶引起的光学路径长度改变是影响高分辨率近红外光谱反演大气CO2浓度的重要误差源.本文利用高精度大气辐射传输模式模拟中国碳卫星观测,结合CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星的气溶胶廓线产品研究了不同特性的气溶胶对卫星观测光谱的影响.模拟结果显示:气溶胶散射引起的光学路径长度改变与气溶胶类型、模态以及垂直分布密切相关;城市型和海洋型气溶胶对观测光谱影响很大;多层分布的积聚模态大陆型和海洋型气溶胶在光学厚度小于0.3时,会引起5%以内的负辐射变化,随光学厚度不断增加会引起正的辐射变化;主要以粗粒子模态存在的气溶胶在不同的垂直分布情况下均会引起辐射的负变化,从而造成CO2浓度的高估;另外,随气溶胶分布高度变高,负的辐射变化程度会逐渐减小.
      通信作者: 杨忠东, yangzd@cma.cn
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2011AA12A104)资助的课题.
    [1]

    Baker D F, Bosch H, Doney S C, OBrien D, Schimel D S 2008 Atmos. Chem. Phys. 10 4145

    [2]

    Buchwitz M, Beek R D, Noel S, Burrows J P, Bovensmann H, Schneising O, Khlystova I, Bruns M, Bremer H, Bremer H, Bergamaschi P, Korner S, Heimann M 2006 Atmos. Chem. Phys. 6 2727

    [3]

    Barkley M P, Frie U, Monks P S 2006 Atmos. Chem. Phys. 6 2765

    [4]

    Yokota T, Yoshida Y, Eguchi N, Ota Y, Tanaka T, Watanabe H, Maksyutov S 2009 Sci. Lett. Atmos. 5 160

    [5]

    Crisp D 2015Proc. SPIE 9607 960702

    [6]

    Frankenberg C, Pollock R, Lee R A M, Rosenberg R, Blavier J F, Crisp D, O'Dell C W, Osterman G B, Wennberg P O, Wunch D 2014 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 7 7641

    [7]

    Butz A, Guerlet S, Hasekamp O, Schepers D, Galli A, Aben I, Frankenberg C, Hartmann J M, Tran H, Kuze A, Keppel A G, Toon G, Wunch D, Wennberg P, Deutscher N, Griffith D, Macatangay R, Messerschmidt J, Notholt J, Warneke T 2011 Geophy. Res. Lett. 38 L14812

    [8]

    Christi M J, Stephens G L 2004 J. Geophys. Res. 109 D04316

    [9]

    Jiang X, Crisp D, Olsen E T, Kulawik S S, Miller C E, Pagano T S, Yung Y L 2016 Earth Space Sci. 3 78

    [10]

    Fraser A, Palmer P I, Feng L, Bsch H, Parker R, Dlugokencky E J, Krummel P B, Langenfelds R L 2014 Atmos. Chem. Phys. Discuss. 14 15867

    [11]

    Rayner P J, O'Brien D M 2001 Geophys. Res. Lett. 28 175

    [12]

    Jung Y, Kim J, Kim W, Boesch H, Lee H, Cho C, Goo T Y 2016 Remote Sens. 8 322

    [13]

    Oshchepkov S, Bril A, Maksyutov S, Yokota T 2011 J. Geophys. Res. Atmos. 116 D14304

    [14]

    Butz A, Hasekamp O P, Frankenberg C, Aben I 2009 Appl. Opt. 48 3322

    [15]

    Nelson R R, O'Dell C W, Taylor T E, Mandrake L, Smyth M 2015 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 8 13039

    [16]

    Crisp D, Bsch H, Brown L https://discscigsfcnasagov/informationpage=1keywords=OCO%20(Orbiting%20Carbon%20Observatory)-2%20Level%202%20Full%20Physics%20Retrieval%20Algorithm/documentation [2014-12-17]

    [17]

    Mao J, Kawa S R 2004 Appl. Opt. 43 914

    [18]

    Natraj V 2008 Ph. D. Dissertation (Pasadena: California Institute of Technology)

    [19]

    Boesch H, Baker D, Connor B, Crisp D, Miller C 2011 Remote Sens. 3 270

    [20]

    Li H, Sun X J, Tang L P 2011 J. Infrared Millim. Waves 30 328 (in Chinese) [李浩, 孙学金, 唐丽萍 2011 红外与毫米波学报 30 328]

    [21]

    Dong W 2009 M. S. Thesis (Qingdao: China Ocean University) (in Chinese) [董文 2009 硕士学位论文 (青岛: 中国海洋大学)]

    [22]

    Hinds W C 1999 Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles (2nd Ed.) (New York: John Wiley Sons, Inc.) pp8-11

    [23]

    Rozanov V V, Diebel D, Spurr R J D, Burrows J P 1997 J. Geophys. Res. Atmos. 102 16683

    [24]

    Hess M, Koepke P, Schult I 1998 Bull. Am. Meteorol. Soc. 79 831

  • [1]

    Baker D F, Bosch H, Doney S C, OBrien D, Schimel D S 2008 Atmos. Chem. Phys. 10 4145

    [2]

    Buchwitz M, Beek R D, Noel S, Burrows J P, Bovensmann H, Schneising O, Khlystova I, Bruns M, Bremer H, Bremer H, Bergamaschi P, Korner S, Heimann M 2006 Atmos. Chem. Phys. 6 2727

    [3]

    Barkley M P, Frie U, Monks P S 2006 Atmos. Chem. Phys. 6 2765

    [4]

    Yokota T, Yoshida Y, Eguchi N, Ota Y, Tanaka T, Watanabe H, Maksyutov S 2009 Sci. Lett. Atmos. 5 160

    [5]

    Crisp D 2015Proc. SPIE 9607 960702

    [6]

    Frankenberg C, Pollock R, Lee R A M, Rosenberg R, Blavier J F, Crisp D, O'Dell C W, Osterman G B, Wennberg P O, Wunch D 2014 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 7 7641

    [7]

    Butz A, Guerlet S, Hasekamp O, Schepers D, Galli A, Aben I, Frankenberg C, Hartmann J M, Tran H, Kuze A, Keppel A G, Toon G, Wunch D, Wennberg P, Deutscher N, Griffith D, Macatangay R, Messerschmidt J, Notholt J, Warneke T 2011 Geophy. Res. Lett. 38 L14812

    [8]

    Christi M J, Stephens G L 2004 J. Geophys. Res. 109 D04316

    [9]

    Jiang X, Crisp D, Olsen E T, Kulawik S S, Miller C E, Pagano T S, Yung Y L 2016 Earth Space Sci. 3 78

    [10]

    Fraser A, Palmer P I, Feng L, Bsch H, Parker R, Dlugokencky E J, Krummel P B, Langenfelds R L 2014 Atmos. Chem. Phys. Discuss. 14 15867

    [11]

    Rayner P J, O'Brien D M 2001 Geophys. Res. Lett. 28 175

    [12]

    Jung Y, Kim J, Kim W, Boesch H, Lee H, Cho C, Goo T Y 2016 Remote Sens. 8 322

    [13]

    Oshchepkov S, Bril A, Maksyutov S, Yokota T 2011 J. Geophys. Res. Atmos. 116 D14304

    [14]

    Butz A, Hasekamp O P, Frankenberg C, Aben I 2009 Appl. Opt. 48 3322

    [15]

    Nelson R R, O'Dell C W, Taylor T E, Mandrake L, Smyth M 2015 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 8 13039

    [16]

    Crisp D, Bsch H, Brown L https://discscigsfcnasagov/informationpage=1keywords=OCO%20(Orbiting%20Carbon%20Observatory)-2%20Level%202%20Full%20Physics%20Retrieval%20Algorithm/documentation [2014-12-17]

    [17]

    Mao J, Kawa S R 2004 Appl. Opt. 43 914

    [18]

    Natraj V 2008 Ph. D. Dissertation (Pasadena: California Institute of Technology)

    [19]

    Boesch H, Baker D, Connor B, Crisp D, Miller C 2011 Remote Sens. 3 270

    [20]

    Li H, Sun X J, Tang L P 2011 J. Infrared Millim. Waves 30 328 (in Chinese) [李浩, 孙学金, 唐丽萍 2011 红外与毫米波学报 30 328]

    [21]

    Dong W 2009 M. S. Thesis (Qingdao: China Ocean University) (in Chinese) [董文 2009 硕士学位论文 (青岛: 中国海洋大学)]

    [22]

    Hinds W C 1999 Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles (2nd Ed.) (New York: John Wiley Sons, Inc.) pp8-11

    [23]

    Rozanov V V, Diebel D, Spurr R J D, Burrows J P 1997 J. Geophys. Res. Atmos. 102 16683

    [24]

    Hess M, Koepke P, Schult I 1998 Bull. Am. Meteorol. Soc. 79 831

  • [1] 程巳阳, 徐亮, 高闽光, 金岭, 李胜, 冯书香, 刘建国, 刘文清. 直射太阳光红外吸收光谱技术遥测大气中二氧化碳柱浓度. 物理学报, 2013, 62(12): 124206. doi: 10.7498/aps.62.124206
    [2] 狄慧鸽, 华杭波, 张佳琪, 张战飞, 华灯鑫, 高飞, 汪丽, 辛文辉, 赵恒. 高光谱分辨率激光雷达鉴频器的设计与分析. 物理学报, 2017, 66(18): 184202. doi: 10.7498/aps.66.184202
    [3] 郑利娟, 程天海, 吴俣. 黑碳团簇气溶胶混合生长的红外吸收特性及长波辐射效应. 物理学报, 2017, 66(16): 169201. doi: 10.7498/aps.66.169201
    [4] 司福祺, 刘建国, 谢品华, 张玉钧, 窦 科, 刘文清. 差分吸收光谱技术监测大气气溶胶粒谱分布. 物理学报, 2006, 55(6): 3165-3169. doi: 10.7498/aps.55.3165
    [5] 钟文婷, 刘君, 华灯鑫, 侯海彦, 晏克俊. 多波长发光二极管光源雷达系统与近地面低层大气气溶胶探测. 物理学报, 2018, 67(18): 184208. doi: 10.7498/aps.67.20180721
    [6] 李相贤, 高闽光, 徐亮, 童晶晶, 魏秀丽, 冯明春, 金岭, 王亚萍, 石建国. 基于傅里叶变换红外光谱法CO2气体碳同位素比检测研究. 物理学报, 2013, 62(3): 030202. doi: 10.7498/aps.62.030202
    [7] 单昌功, 王薇, 刘诚, 徐兴伟, 孙友文, 田园, 刘文清. 基于傅里叶变换红外光谱技术测量大气中CO2的稳定同位素比值. 物理学报, 2017, 66(22): 220204. doi: 10.7498/aps.66.220204
    [8] 张寅超, 张改霞, 赵曰峰, 赵培涛. 激光雷达白天探测大气边界层气溶胶. 物理学报, 2008, 57(11): 7390-7395. doi: 10.7498/aps.57.7390
    [9] 白璐, 汤双庆, 吴振森, 谢品华, 汪世美. 紫外波段多分散系气溶胶散射相函数随机抽样方法研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1749-1755. doi: 10.7498/aps.59.1749
    [10] 王红霞, 竹有章, 田涛, 李爱君. 激光在不同类型气溶胶中传输特性研究. 物理学报, 2013, 62(2): 024214. doi: 10.7498/aps.62.024214
    [11] 狄慧鸽, 侯晓龙, 赵虎, 阎蕾洁, 卫鑫, 赵欢, 华灯鑫. 多波长激光雷达探测多种天气气溶胶光学特性与分析. 物理学报, 2014, 63(24): 244206. doi: 10.7498/aps.63.244206
    [12] 才啟胜, 黄旻, 韩炜, 刘怡轩, 路向宁. 大孔径空间外差干涉光谱成像技术多谱段成像仿真. 物理学报, 2018, 67(23): 234205. doi: 10.7498/aps.67.20180943
    [13] 李娜, 贾迪, 赵慧洁, 苏云, 李妥妥. 基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构. 物理学报, 2014, 63(17): 177801. doi: 10.7498/aps.63.177801
    [14] 李相贤, 徐亮, 高闽光, 童晶晶, 金岭, 李胜, 魏秀丽, 冯明春. CO2及其碳同位素比值高精度检测研究. 物理学报, 2013, 62(18): 180203. doi: 10.7498/aps.62.180203
    [15] 赵虎, 华灯鑫, 毛建东, 周春艳. 基于粒子谱的多波长激光雷达近场大气光学参数校正方法. 物理学报, 2015, 64(12): 124208. doi: 10.7498/aps.64.124208
    [16] 齐月, 房世波, 周文佐. 近50年来中国东、西部地面太阳辐射变化及其与大气环境变化的关系. 物理学报, 2015, 64(8): 089201. doi: 10.7498/aps.64.089201
    [17] 王明军, 魏亚飞, 柯熙政. 复杂大气背景下机载通信终端与无人机目标之间的激光传输特性研究. 物理学报, 2019, 68(9): 094203. doi: 10.7498/aps.68.20182052
    [18] 范萌, 陈良富, 李莘莘, 陶金花, 苏林, 邹铭敏, 张莹, 韩冬. 非球形气溶胶粒子短波红外散射特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 204202. doi: 10.7498/aps.61.204202
    [19] 罗奔毅, 卢义刚. 超临界点附近二氧化碳流体的声速. 物理学报, 2008, 57(7): 4397-4401. doi: 10.7498/aps.57.4397
    [20] 屈年瑞, 高发明. 固态二氧化碳电子结构及性能的理论研究. 物理学报, 2011, 60(6): 067102. doi: 10.7498/aps.60.067102
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  504
  • PDF下载量:  185
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-08
  • 修回日期:  2017-11-07
  • 刊出日期:  2018-02-05

气溶胶对大气CO2短波红外遥感探测影响的模拟分析

  • 1. 国家卫星气象中心, 北京 100081
  • 通信作者: 杨忠东, yangzd@cma.cn
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号:2011AA12A104)资助的课题.

摘要: 气溶胶引起的光学路径长度改变是影响高分辨率近红外光谱反演大气CO2浓度的重要误差源.本文利用高精度大气辐射传输模式模拟中国碳卫星观测,结合CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星的气溶胶廓线产品研究了不同特性的气溶胶对卫星观测光谱的影响.模拟结果显示:气溶胶散射引起的光学路径长度改变与气溶胶类型、模态以及垂直分布密切相关;城市型和海洋型气溶胶对观测光谱影响很大;多层分布的积聚模态大陆型和海洋型气溶胶在光学厚度小于0.3时,会引起5%以内的负辐射变化,随光学厚度不断增加会引起正的辐射变化;主要以粗粒子模态存在的气溶胶在不同的垂直分布情况下均会引起辐射的负变化,从而造成CO2浓度的高估;另外,随气溶胶分布高度变高,负的辐射变化程度会逐渐减小.

English Abstract

参考文献 (24)

目录

    /

    返回文章
    返回